Хімічний експеримент по неорганічної хімії в системі проблемного навчання

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ

Пензенський державний педагогічний університет ім. В. Г. Бєлінського

Кафедра хімії та теорії

Факультет природничо-географічний і

методики навчання хімії

ДИПЛОМНА РОБОТА

Хімічний експеримент по неорганічної хімії в системі проблемного навчання

Студент

________________ Елізаркіна Т. А.

Керівник

_____________________Фірстова Н. В.

До захисту допустити. Протокол

№ від «_____» ____________2009 р.

Зав. кафедрою

___________________Керімов Е. Ю.

Пенза, 2009

Зміст

Введення

Глава 1. Огляд літератури

1.1. Проблемне навчання як одна з форм навчання

1.1.1. Історія виникнення проблемного навчання

1.1.2. Сутність проблемного навчання

1.1.3. Основні форми проблемного навчання

1.2. Удосконалення шкільного хімічного експерименту при проблемному навчанні

1.2.1. Принципи розробки методичної системи і змісту дослідів з хімії в системі проблемного навчання

1.2.2. Значення дослідів системи проблемного навчання для підвищення рівня підготовки учнів з хімії

Глава 2. Методи дослідження

2.1. Анкетування

2.2. Тестування

2.3. Критерій «Ступінь навченості»

Глава 3. Методичні рекомендації та розробки змісту шкільного хімічного експерименту в системі проблемного навчання

Глава 4. Дослідження ефективності методичної системи проблемного підходу до навчання хімії із застосуванням шкільного хімічного експерименту

Висновки

Висновок

Список літератури

Додаток

ВСТУП

Виникнення концепції проблемного навчання знаменувало свого часу новий етап у розвитку дидактики і психології навчання. На відміну від раніше сформованих підходів ця концепція привнесла в теорію і практику освіти систему формування творчих здібностей учнів, а не просто окремі прийоми активізації пізнавальних інтересів, мислення і т.д. Проблемне навчання є особливий тип навчання, характерну рису, якої складає його розвиває по відношенню до творчих здібностей.

Система методів при цій формі побудована з урахуванням визначення мети, а процес взаємодії викладання і навчання орієнтовані на формування пізнавальної самостійності, стійких мотивів навчання і розумових здібностей в ході засвоєння наукових понять і способів діяльності.

Аналіз літератури показав, що досліди, що дозволяють реалізувати проблемний підхід до навчання, мало розроблені, причому як в змістовному аспекті, так і в методичному плані, такі досліди не розглядаються в якості самостійної форми хімічного експерименту. Мало досліджено також і питання про вплив експерименту з проблемним змістом на процес навчання.

У той же час важливість і необхідність застосування експериментів для створення проблемних ситуацій при навчанні хімії підкреслюється в роботах багатьох дослідників.

Проблема дослідження полягає в тому, що є певна невідповідність між можливостями розвитку учнів із застосуванням традиційної пояснювально-ілюстративної системи навчання, що спирається на стандартний хімічний експеримент і тими можливостями, які надаються при використанні методичної системи проблемного навчання, що включає відповідні досліди. Такі експерименти і вдосконалена методика їх проведення повинні допомогти учням у розумінні й усвідомленні багатогранності досліджуваних хімічних процесів, їх природи, реальної сутності і залежності від умов проведення.

Подібні експерименти при включенні їх у навчальний процес дозволять учням активно застосовувати отримані раніше знання і вміння, допоможуть підвищити рівень знань, глибину розуміння хімічних явищ, а також дадуть можливість набути досвіду конкретного вирішення проблемних і творчих завдань. Необхідність підвищення рівня експериментальної підготовки учнів обумовлена ​​і потребою суспільства в знаючих висококваліфікованих фахівцях з хімії. Інтерес до хімічної науці починає формуватися ще в школі. Досить часто зацікавленість, що виникла в школі, потім впливає на вибір професії.

Об'єкт дослідження: навчально-виховний процес в загальноосвітніх установах.

Предмет дослідження: методична діяльність вчителя хімії по реалізації хімічного експерименту.

Мета нашої роботи полягала в розробці методичних рекомендацій та змісту шкільного хімічного експерименту з неорганічної хімії в системі проблемного навчання.

Мета, предмет і об'єкт передбачають вирішення наступних завдань:

1. Узагальнити і систематизувати матеріали методичної та навчальної літератури з проблемного навчання як однієї з форм навчання.

2. Провести методичний аналіз літератури і сформулювати вимоги до змісту проблемних ситуацій і питань, а також організації навчального процесу з хімії в системі проблемного навчання.

3. Розробити зміст експерименту для використання його в системі проблемного навчання.

4. Розробити методичні рекомендації до дослідів для вчителя, який використовує в своїй роботі проблемний підхід до навчання.

5. Провести апробацію матеріалів експериментів, створених для використання в системі проблемного навчання.

6. Провести в групі учнів анкетування та тестування з метою дослідження освітнього потенціалу експерименту - як засобу дозволяє реалізувати проблемний підхід до навчання.

Глава 1. Огляд літератури

1. Проблемне навчання як одна з форм навчання

1.1.1 Історія виникнення проблемного навчання

У певному сенсі виникнення концепції проблемного навчання знаменує собою новий етап у розвитку дидактики і психології навчання. На відміну від раніше сформованих підходів ця концепція привнесла в теорію і практику освіти систему формування творчих здібностей учнів, а не просто окремі прийоми активізації пізнавальних інтересів, мислення і т.д. Розумова діяльність необхідна не тільки для вирішення вже поставлених, сформульованих завдань (наприклад, шкільного типу). Вона необхідна і для самої постановки задач, для виявлення та усвідомлення нових проблем [21].

Проблемне навчання є особливий тип навчання, характерну рису якої складає його розвиває по відношенню до творчих здібностей [27].

Ідея проблемності у навчанні має історичні та науково-теоретичні коріння. Історія розвитку ідей проблемного навчання складається з трьох етапів:

1) Етап зародження. До історико-педагогічним передумов проблемного навчання ставляться ідеї активізації навчання, які висловлювалися вченими протягом усього становлення та розвитку педагогіки і навіть ще до оформлення її в самостійну наукову дисципліну (наприклад, майевтика Сократа). Евристичний метод Сократа навчання у вигляді бесід можна вважати передвісником проблемного навчання. Пізніше основні напрями майбутнього "проблемного навчання" розробляв ЖЖ. Руссо, німецький педагог А. Дистерверг, наші співвітчизники Н. І. Пирогов, К. Д. Ушинський, Л. Н. Толстой. У той час цей напрям педагогіки одержало назву евристичних бесід. Евристичний чи проблемний метод навчання можливий у будь-яких видах навчального процесу. Кожен з дослідників при цьому переслідував різні цілі - від гуманістичних (вільне саморозкриття природних обдарувань дитини - у Ж.Ж Руссо та І. Г. Песталоцці), до утилітарно-прагматичних (формування навичок практичного мислення для покращення підготовки учнів до майбутнього професійному праці - у розробників дослідницького методу). Однак у цих різних напрямів існує спільне: принцип природосообразности і культуровідповідності навчання і виховання [21]. Прогресивні педагоги минулого справедливо заперечували проти тотальної вербалізації, властивою догматичному навчання, зміст якого полягає у механічному заучуванні словесних конструкцій.

Прихильники цих ідей, вважали, що найважливіше при реалізації проблемного навчання - поставити учня в ситуацію труднощі, спантеличити його, викликати інтерес. Проте педагоги минулого не залишили нам принципів розробки проблематизувати системи утримання, засобів управління творчою діяльністю учнів, описи якісних особливостей навчальних проблем. Тим не менш, в тому спадщині можна знайти ряд висловлювань: «Поганий учитель підносить істину, хороший - вчить її знаходити», «Те, що людина не придбав шляхом своєї самостійності - не його». (А. Дистерверг). [21]

2) Етап розвитку. Справжньою психологічною основою концепції проблемного навчання стала теорія мислення як продуктивного процесу, висунута Рубінштейном. [40]. Його теорія була розвинена і конкретизована його учнями та послідовниками (А. В. Брушлінський, А. М. Матюшкін, К. А. Славська), у тому числі стосовно питань проблемного навчання (І. Я. Ільницька, Л. В. Путляева , І. С. Якиманська). Центральне положення теорії мислення як продуктивного процесу: «Мислення звичайно починається з проблеми чи питання, з подиву чи здивування, з протиріччя. Цією проблемною ситуацією визначається залучення особистості в розумовий процес ... »[40].

Відповідно до теорії Піаже, вік між 5-7 роками знаменує собою перехід від дооперационального мислення до мислення на рівні конкретних операцій. Дитина виявляється в стані встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, а також за допомогою логічних міркувань погоджувати зміни, що відбуваються з об'єктами.

Л. С. Виготський визначив два рівні когнітивного розвитку. Перший рівень - це рівень актуального розвитку дитини, визначається його здатністю самостійно вирішувати завдання. Другий рівень - це рівень потенційного розвитку, визначається характером завдань, які дитина могла б вирішити під керівництвом дорослих або у співпраці з більш компетентними однолітками. Відстань між двома цими рівнями Л. С. Виготський назвав зоною найближчого розвитку. [20] Л. С. Виготський закликав педагогів, орієнтуватися при побудові навчального процесу на найближчу перспективу у розвитку своїх учнів. Необхідно давати їм навчальний матеріал трохи більш складний, ніж вони в змозі засвоїти самостійно; пропонувати завдання, які сьогодні школярі можуть вирішити тільки за допомогою вчителя і т.д. Тільки так, на думку Л. С. Виготського, навчання може вести за собою розвиток.

Ідеї ​​Л. С. Виготського про функції навчання в розвитку дитини отримали своє продовження в роботах А. Н. Леонтьєва, С.Л. Рубінштейна, А.В. Запорожця та інших вітчизняних психологів, обосновавших діяльнісний підхід до навчання. Відповідно до даного підходу навчальна діяльність, що є систему взаємозалежних навчальних дій, є формою психічного розвитку дитини, формою реалізації його здібностей [25]. Ідеї ​​Л. С. Виготського, А. Н. Леонтьєва, С. Л. Рубінштейна отримали подальший розвиток у роботах Д. Б. Ельконіна, В. В. Давидова, Л. В. Занкова та ін У 60-ті роки вони розроблено концепції навчання, на основі яких проводилися експериментальні дослідження в школі. В основі вітчизняних концепцій лежать ідеї, що передбачають спеціально організоване, цілеспрямоване, заздалегідь прораховують, плановане розвиток дітей (Л. С. Виготський, В. В. Давидов, Д. Б. Ельконін, Л. В. Занков).

Побудова навчальних предметів у класах, які працюють за системою Давидова - Ельконіна, здійснюється на основі наступних положень [11]:

1. Засвоєння знань, які мають загальний і абстрактний характер, передує знайомству учнів з більш приватними і конкретними знаннями.

2. Знання засвоюються учнями у процесі аналізу їх походження.

3. Учні повинні, передусім, знайти в навчальному матеріалі істотне, загальне ставлення, зміст і структуру об'єкта цих знань.

4. Це ставлення учні відтворюють в особливих предметах, графічних або буквених моделях, дозволяють вивчати його властивості у чистому вигляді.

5. Учні конкретизують загальне ставлення об'єкта в системі приватних знання ньому, забезпечуючи подумки переходи від загального до приватного і назад.

6. Учні повинні вміти переходити від виконання дій в розумовому плані до виконання їх в зовнішньому плані і назад.

3) Сучасний етап. За останній час на основі психологічних досліджень проблемної ситуації та вирішення завдань розробляються методи проблемного навчання школярів. Елементи проблемного навчання на курсах природничо-наукових циклів дисциплін, спрямовані на те, щоб поставити учня в положення першовідкривача, дослідника деяких посильних для нього проблем. Хоча мислення і не зводиться до вирішення завдань (проблем), найкраще формувати його саме в ході рішення задач, коли учень наштовхується на посильні для нього проблеми і питання і формулює їх. Наприклад, учень вирішує серію завдань і в результаті сам відкриває нову для себе (звичайно, не для людства) теорему, що лежить в основі вирішення всіх цих завдань. Психологічна наука приходить до висновку, що не потрібно усувати всіх труднощів зі шляху учня. Лише в ході їх подолання він зможе сформувати свої розумові здібності. [2]

Вчити дітей за допомогою елементів проблемного навчання важче, ніж просто повідомляти їм окремі факти і закономірності. Протягом останніх десяти років багато творчі вчителі намагаються так організувати освітній процес, щоб вчити дітей критично мислити. Психологи і педагоги рекомендують такі шість технік навчання, націлені на розвиток мислення учнів:

1. Згадування: відновлення в пам'яті фактів, уявлень і понять.

2. Відтворення: проходження зразком чи алгоритму.

3. Обгрунтування: підбиття окремого випадку під загальний принцип чи поняття.

4. Реорганізація: перетворення вихідних умов завдання у нову проблемну ситуацію, яка дозволить знайти оригінальне рішення.

5. Співвіднесення: зв'язування знову придбаних знань з засвоєними раннє чи з особистим досвідом.

6. Рефлексія: дослідження самої думки і причин її появи. [1]

1.1.2 Сутність проблемного навчання

Проблемне навчання - це тип розвиваючого навчання, в якому поєднуються систематична самостійна пошукова діяльність учнів із засвоєнням ними готових висновків науки, а система методів побудована з урахуванням визначення мети й принципу проблемності; процес взаємодії викладання і навчання орієнтовані на формування пізнавальної самостійності, стійких мотивів навчання і розумових здібностей в ході засвоєння ними наукових понять і способів діяльності. [27].

Проблема (грец.) - складне питання, завдання, що вимагають дозволу, дослідження [34]. Важливою передумовою успішного вирішення проблеми служить її правильна постановка. Невірно поставлена ​​проблема чи псевдопроблема ведуть убік від вирішення справжніх проблем. [24]

Проблеми діляться на природні і спеціальні, навмисно створювані (наукові і навчальні), виробничі, громадські, виховного характеру [24].

При відборі основних типів проблем для навчання необхідно виходити з реальних ситуацій та завдань, що виникають як у самій досліджуваної науці, так і поза нею, щоб ними мотивувати необхідність подальшого розвитку знань. В останньому випадку подібні дослідження часто починаються з пошуку мови для опису ситуації, що розглядається, досліджуваного об'єкта, побудови його моделі. Побудована модель підлягає потім дослідженню з допомогою відповідної теорії (якщо вона вже побудована). Або для цієї мети необхідно розвиток теоретичних знань, побудова теорії досліджуваного об'єкта. І, нарешті, побудована теорія з допомогою різних інтерпретацій застосовується до нових об'єктів.

Виділяють три основні типи навчальних проблем, які наближують або уподібнюється процес навчання, процесу дослідження [37]:

1. Проблема побудови моделей. Рішення проблем першого типу дає нові знання.

2. Проблема дослідження різних класів моделей. Цей тип проблем полягає в дослідженні результату рішення проблеми першого типу. Результатом вирішення проблем другого типу є подальший розвиток системи теоретичних знань шляхом включення в неї нових "маленьких теорій". Рішення проблем другого типу призводить отримані знання в систему.

3. Пов'язаний із застосуванням нових теоретичних знань, отриманих в результаті рішення проблем другого типу, в нових ситуаціях, істотно відрізняються від тих, в яких придбані ці знання. Результатом вирішення проблем третього типу є перенесення знань на вивчення нових об'єктів. Рішення проблем третього типу розкриває нові можливості застосування системи знань.

Застосувати закономірності розвитку та дозволити наявні суперечності вчителю допомагають вимоги принципу проблемності: [31]

1. виявляти і враховувати рівні розвитку інтелектуальної сфери учнів;

2. навчально-виховний процес повинен бути спрямований на розвиток в учнів творчих здібностей, пізнавальних умінь та інших складових інтелектуальної сфери;

3. з урахуванням реальних навчальних можливостей учнів створювати проблемні ситуації, вирішувати навчальні та інші проблеми;

4. структурувати взаємодія вчителя та учнів відповідно до логіки проблемного навчання;

5) систематично здійснювати аналіз результативності педагогічних впливів з розвитку інтелектуальної сфери.

Проблемне навчання - це сучасний рівень розвитку дидактики і педагогічної практики. Воно є ефективним засобом загального розвитку учнів. "Проблемним воно називається не тому, що весь навчальний матеріал учні засвоюють лише шляхом самостійного вирішення проблем і" відкриття "нових понять. Тут є і пояснення вчителя, і репродуктивна діяльність учнів, і постановка задач, і виконання вправ. Але організація навчального процесу базується на принципі проблемності, а систематичне рішення навчальних проблем - характерна ознака цього типу навчання. Оскільки вся система методів при цьому спрямована на загальний розвиток школяра, його індивідуальних здібностей, проблемне навчання є справді розвиваючим навчанням "[28].

Т. В. Кудрявцев (1984 рік) виділив 4 рівня проблемного навчання:

1. Проблемне виклад, у якому вчитель будує своє повідомлення в формі відтворення логіки пошуку, висування гіпотези, їх обгрунтування та перевірки, а також оцінки отриманих результатів.

2. Створення учителем проблемної ситуації, а проблема формується і дозволяється учнями за допомогою вчителя.

3. Проблема формується і вирішується самостійно учнями.

4. Учень сам вбачає проблему і вирішує її.

Проблемне навчання складається з кількох рівнів: проблемна задача, проблемне питання, проблемна ситуація і проблемний урок.

Проблемна задача - це одиниця змісту проблемного навчання, а саме це зміст - це система проблемних завдань. Проблемна задача містить у собі елементи, що знаходяться в суперечливих відносинах, як між собою, так і з готівкою знаннями учнів. Структура проблемного завдання характеризується трьома компонентами: дані (умови), вимога і шукане (невідоме). [21] Основними елементами навчальної завдання є «відоме» і «невідоме» для учня. Психологічна суть навчальної проблеми полягає в тому, що вона є змістом проблемної ситуації, що виникає в процесі навчальної діяльності школяра. Вона несе в собі нові для учня знання і способи його засвоєння і визначає структуру розумового процесу. Навчальна проблема формулюється як завдання, завдання, питань. Завдання чи питання стають проблемними за наявності протиріччя між знанням і незнанням, коли зміст вказує напрям пошуку і є достатньо опорних знань для вирішення проблеми. [21]

Проблемне питання може входити в структуру проблемного завдання і виконувати функцію її вимоги, виступати як самостійна форма думки, що вимагає відповіді. Проблемне питання відрізняється від інформаційного тим, що він орієнтований на суперечливу ситуацію і спонукає до пошуку невідомого, нового знання. [21]

Проблемні питання та проблемні завдання породжують у свідомості проблемні ситуації. Це пізнавальні труднощі суб'єкта, подолати які можна лише шляхом пошуку нових знань або особливий психічний стан. Рівень проблемного навчання визначається складністю проблемних ситуацій. Творча діяльність учня може бути організована і на порівняно простий проблемі, отже, розглядаючи градації рівнів, можна не враховувати рівень складності проблеми. У практичній діяльності педагог ув'язує рівень проблеми зі звичним для нього розподілом навчального матеріалу по темах і питань.

Постановка навчальної проблеми - це формулювання питання для дослідження, який іноді відтворює формулювання теми уроку, а буває і зовсім з нею не збігається.

Поставити навчальну проблему можна двома принципово різними шляхами [26]:

• Імітувати наукова творчість (скорочений).

• У точності повторити етап постановки проблеми в науці (класичний). Класичний шлях до навчальної проблеми лежить у створенні проблемної ситуації.

Проблемна ситуація - це «особливий вид розумового взаємодії суб'єкта та об'єкта; характеризується таким психічним станом, які виникають у суб'єкта (учня) при виконанні ним завдання, яке вимагає знайти (відкрити чи засвоїти) нові, раніше не відомі суб'єкту знання чи способи дії» [26 ].

Психологічна структура проблемної ситуації включає:

а) пізнавальну потребу, що спонукає людину до інтелектуальної діяльності;

б) невідоме достигаемое знання чи спосіб дії;

в) інтелектуальні можливості людини, які включають його творчі здібності і минулий досвід [26]

Проблемна ситуація є одним з головних засобів активізації навчальної діяльності учнів. Проблемна ситуація виникає найчастіше тоді, коли є кілька варіантів вирішення при обмеженій інформації, вихідних даних.

Залежно від емоційної реакції учнів проблемні ситуації діляться на дві групи: «з подивом» і «з утрудненням». [30]

В основу проблемної ситуації «з подивом» можна закласти різні протиріччя. Одне з них створюється одночасним пред'явленням двох суперечливих положень, фактів, думок або теорій.

Прийоми створення проблемної ситуації: [30]

1. Пред'явити суперечливі факти.

2. а) оголити житейська уявлення.

б) пред'явити науковий факт.

У типі проблемної ситуації «з труднощами» лежить протиріччя між необхідністю та неможливістю виконати вимогу вчителя.

При зіткненні школярів з протиріччям, вони відчувають почуття подиву чи труднощі. Навчальна мотивація народилася. Учитель може сам поставити проблему або це роблять учні. Для полегшення завдання необхідно розгорнути спонукує діалог - стимулюючі питання і спонукальні пропозиції, які допомагають учням спочатку усвідомити протиріччя, а потім сформулювати навчальну проблему.

Мельникова Є. Л. пропонує наступні прийоми до створення проблемних ситуацій та формулювання відповідних проблемних питань:

Скорочений шлях до навчальної проблемі - підвідний діалог. Це система посильних учневі запитань і завдань, які поступово приводять учня до відкриття потрібної думки. У його структуру входять репродуктивні завдання. Останнє запитання вчителя узагальнюючий. Як створюються проблемні ситуації? Загальне правило: виявляються протиріччя в інформації, способи дій, визначаються причинно-наслідкові зв'язки. Назвемо ряд протиріч: є факт і необхідність його пояснити; протиріччя між життєвим поданням і науковим тлумаченням фактів; протиріччя, пов'язані з необхідністю застосування знань у конкретних умовах; протиріччя, пов'язані з обмеженістю вихідних даних.

Основні способи створення проблемних ситуацій:

• повідомлення інформації (опорні знання);

• зіставлення фактів (з одного боку, ... з іншого, ...);

• аналізуються факти, явища,

• порушуються питання, пред'являються завдання і т.д.

Усвідомлення характеру труднощі, недостатності наявних знань розкриває шляхи його подолання, що складаються в пошуку нових знань, нових способів дій, а пошук - це компонент процесу творчого мислення. Без такого усвідомлення не виникає потреби в пошуку, а, отже, немає і творчого мислення. [30]

Таким чином, не всяке складне становище викликає проблемну ситуацію. Воно повинно породжуватися недостатністю наявних знань, і ця недостатність має бути усвідомлена учнями. Однак і не всяка проблемна ситуація породжує процес мислення. Він не виникає, зокрема, коли пошук шляхів вирішення проблемної ситуації непосильний для учнів на даному етапі навчання у зв'язку з їх непідготовленістю до необхідної діяльності. Це надзвичайно важливо врахувати, щоб не включати в навчальний процес непосильних завдань, сприяють не розвитку самостійного мислення, а відразі від нього і ослаблення віри в свої сили.

Брушлинский (1983 рік) виділяє два типи проблемних ситуацій: первинна (виникає тоді, коли учень, наштовхуючись на протиріччя, ще не усвідомлює його, хоча і відчуває при цьому подив, здивування, пізнавальний дискомфорт) і вторинна (проблема усвідомлена і чітко сформульована). [2]

Вимоги до проблемних ситуацій: [26]

• вирішення проблемної ситуації має бути орієнтоване на максимальну самостійність і творчу діяльність учня;

• проблема повинна відповідати навчальної інформації, яку пізнає учень, а також вже наявної у нього інформації.

• проблемна ситуація повинна створювати достатню труднощі в її рішенні і в той же час бути посильною, тим самим сприяючи формуванню потреб у її вирішенні;

• основу проблемної ситуації повинна становити суперечливість інформації;

• проблемна ситуація в процесі її вирішення повинна породжувати потреба у розгляді нових ситуацій, пов'язаних з розглянутою;

• формулювання проблемної ситуації повинна бути максимально ясної і вільної від незрозумілих для учнів слів та виразів;

• проблемна ситуація повинна базуватися на основних дидактичних принципах навчання (науковості, систематичності і т. д.);

• проблемна ситуація повинна кидати виклик допитливості учнів.

Педагогіка в розумових операціях від виникнення проблемної ситуації до вирішення проблеми вбачає наступні етапи [2]:

1. виникнення проблемної ситуації;

2. усвідомлення сутності утруднення і постановки проблеми;

3. знаходження способу вирішення шляхом здогадки або висунення припущень і обгрунтування гіпотези;

4. доказ гіпотези;

5. перевірка правильності рішення.

1.1.3 Основні форми проблемного навчання

У вітчизняній педагогіці розрізняють три основні форми проблемного навчання [34]:

• проблемний виклад навчального матеріалу в монологічній режимі лекції, або діалогічному режимі семінару. При цьому викладач сам ставить проблемні питання, сам вибудовує проблемні завдання і сам їх вирішує. Учні лише подумки включаються в процес пошуку рішення. Наприклад, на початку лекції "Про життя рослин" ставиться проблема: "Чому корінь і стебло ростуть в протилежні сторони?", Але лектор не дає готової відповіді, а розповідає, як наука йшла до цієї істини, повідомляє про гіпотези і дослідах, які робилися для перевірки цих гіпотез [34]. Дослідники-педагоги вважають, що для активізації розумової діяльності учнів і ефективності навчання уроки повинні будуватися за принципом логічних (розумових) завдань Проблемне навчання ставить за мету так висвітлювати навчальні питання, щоб з необхідністю викликати самостійну розумову діяльність учнів, а через неї забезпечувати активну, цілеспрямоване увага, сприйняття, запам'ятовування і т.д. До цього веде такий виклад матеріалу, коли вчитель лише повідомляє фактичний матеріал, описує явища з тим, щоб учні самі знайшли його сутність (причини, закономірні зв'язки, значення), зробили необхідні висновки, спираючись на вже наявні у них знання, життєвий досвід, застосували їх до вирішення поставлених питань і завдань;

• частково-пошукова діяльність при виконанні експерименту, на лабораторних роботах, у ході проблемних семінарів, евристичних бесід. Викладач продумує систему проблемних питань, відповіді на які спираються на наявну база знань, але при цьому не містяться в колишніх знаннях. Такі питання повинні викликати інтелектуальні труднощі учнів і цілеспрямований розумовий пошук. Викладач повинен придумати можливі "непрямі підказки" і навідні запитання, він сам підсумовує головне, спираючись на відповіді учнів. Частково-пошуковий метод забезпечує продуктивну діяльність третього і четвертого рівня (застосування, творчість) і третій і четвертий рівень знань (знання-вміння, знання-трансформації) на відміну від традиційного пояснювального і репродуктивного навчання, коли формуються лише знання-знайомства і знання-копії [34]. Проблемний семінар можна провести у формі теоретичної гри, коли невеликі робочі групи, організовані на базі групи (класу) учнів, доводять один одному переваги своєї концепції, свого методу. Рішення серії проблемних завдань може бути винесено на практичне заняття, присвячене перевірці або оцінці певної теоретичної моделі або методики, ступеня їх придатності в даних умовах.;

• самостійна дослідницька діяльність, коли учні самостійно формулюють проблему і вирішують її (в курсової чи дипломної роботи, науково-дослідній роботі (НДРС) з подальшим контролем викладача, що забезпечує продуктивну діяльність 4-го рівня - творчість і 4-й рівень найбільш ефективних і міцних "знань-трансформацій" [34]. Найбільша ефективність проблемного підходу реалізується через НДРС. При виконання наукової роботи учень або студент проходить усі етапи формування професійного мислення, в той час як на окремій лекції, семінарі чи практичному занятті переслідується одна або обмежена група цілей проблемного навчання [21].

Не можна не відзначити, що застосування цих прийомів вимагає від учителя високої кваліфікації та постійної уваги до оцінки результатів розумової діяльності учнів. Оскільки в учнів, особливо в середніх класах, ще не сформувалися системи оцінки правильності рішення завдань і відповідей на питання, оцінкам і корективам вчителя тут належить провідна роль. Адже учень може оцінити як правильний помилковий або тільки частково вірну відповідь. У такому випадку система підкріплення все одно може включитися, що призведе до фіксації в пам'яті неправильного ходу рішення. Те ж саме може відбутися, якщо вчитель через неуважність підкріплює своїм схваленням неправильний або не цілком точну відповідь учня.

1.2 Удосконалення шкільного хімічного експерименту при проблемному навчанні

1.2.1 Принципи розробки методичної системи і змісту дослідів з хімії в системі проблемного навчання

Характерною особливістю навчання є широке використання проблемного підходу, який включає створення проблемної ситуації, розуміння проблеми, діяльність, спрямовану на її рішення, і отримання певних знань. Проблемний підхід передбачає активізацію розумової діяльності учнів при постановці перед ними пізнавальних завдань. Вирішуючи ці завдання, учні можуть зустрітися з труднощами розуміння та осмислення нового навчального матеріалу, тобто з проблемної ситуацією.

Проблемна ситуація - це ускладнення або протиріччя, що виникло в процесі виконання певної навчального завдання, для вирішення якої потрібні не тільки наявні знання, але й нові.

Учні швидше включаються в активну діяльність, якщо [14]:

• проблемна ситуація викликає у них не тільки відчуття труднощі, але й упевненість у можливості з нею впоратися, тобто вона не дуже проста і не дуже для них важка;

• елемент нового в проблемній ситуації викликає інтерес і сприяє мобілізації розумових сил на її розв'язання.

Отже, необхідно, щоб проблемні ситуації були різноманітними за змістом і можливим способам рішення.

Проблемні ситуації можуть виникати у наступних випадках [14]:

• при розбіжності між наявними знаннями і спостережуваними новими фактами та явищами. Наприклад, учням відомо, що всі підстави взаємодіють з кислотами. Досвід взаємодії гідроксиду алюмінію з гідроксидом натрію викликає здивування, оскільки в реакцію вступає нерозчинне і розчинне підстави;

• при розбіжності між наявними знаннями і новими умовами їх застосування. Наприклад, при взаємодії розчинів солей амонію і лугів відбувається виділення газу. Учні можуть пояснити сутність даного досвіду, т. к. до цих пір вони стикалися тільки з тим, що при взаємодії розчинів солей і лугів повинен утворитися осад;

• при розбіжності між теоретичними і практичними знаннями. Наприклад, у поданні учнів вода є розчинником багатьох речовин, в тому числі і солей. Розчинення солей вони відносять до фізичних явищ. Спостереження гідролізу солей вступає в протиріччя з наявними практичними знаннями.

Відомо, що створювати проблемні ситуації і вирішувати їх можна за допомогою різних методів, із залученням наочних і технічних засобів навчання, а також з використанням хімічного експерименту. Наприклад, при постановці демонстраційних та лабораторних дослідів, результати яких хлопці не можуть пояснити, використовуючи свої знання, оскільки в цих результатах, як правило, міститься нова інформація, для розуміння якої потрібні нові знання. Такі досліди проводять перед вивченням нової теми або окремого її питання, а також перед узагальненням всього пройденого матеріалу. Спочатку учні просто спостерігають явища, а потім при виникненні проблеми розглядають глибоко і всебічно їх сутність. Демонстраційні та лабораторні досліди в процесі проблемного навчання можуть служити як матеріалом для створення проблемних ситуацій, так і використовуватися для їх вирішення [14].

Слід врахувати, що якщо для доведення або спростування гіпотези в ході рішення проблеми можуть застосовуватися всі досліди, передбачені програмою, то для створення проблемної ситуації можна використовувати аж ніяк не кожен досвід. У зв'язку з цим до дослідів, за допомогою яких викладач створює проблему, пред'являються наступні вимоги [14]:

1) зміст дослідів повинне спиратися на відомі учням явища і закономірності і створювати перед ними посильну проблемну ситуацію;

2) проведення їх повинен передувати показ одного або кількох дослідів, підводять до розуміння проблеми на основі вже наявних знань;

3) досліди, за допомогою яких ставиться проблема, повинні викликати інтерес, порушувати допитливість.

Друга вимога виявляється найбільш важливим для остаточного з'ясування, є досвід проблемним чи ні.

Щоб створювати проблемні ситуації, викладачеві необхідно аналізувати навчальний матеріал з точки зору змісту, структури, особливостей його засвоєння учнями та можливостей використання дослідів для постановки та вирішення проблем. Тому при тематичному плануванні навчального матеріалу слід передбачити час для проведення таких дослідів, визначити конкретно урок, на якому можна їх використовувати і завдання, які будуть вирішуватися з їх допомогою.

Учнів необхідно навчити вирішувати проблеми. Для цього викладач спочатку сам ставить проблему і показує шляхи її вирішення, потім проблемні ситуації аналізуються під керівництвом викладача. У міру накопичення учнями знань та оволодіння викладачем досвідом у використанні проблемного підходу до навчання хлопцям надається все більше самостійності як у постановці, так і у вирішенні проблем. (14)

1.2.2 Значення дослідів системи проблемного навчання для підвищення рівня підготовки учнів з хімії

Один з найголовніших ознак, за яким розрізняються всі педагогічні технології, - міра її орієнтації на дитину, підхід до дитини: Або технологія виходить з могутності педагогіки, середовища, або вона - особистісно орієнтована, тобто визнає головною дійовою особою дитини.

Метою навчання з хімії є становлення і розвиток самореалізується особистості, де групова робота поєднується з індивідуальною, де діяльність особистості заснована на внутрішньої мотивації, а також на повноцінному спілкуванні вчителя й учнів.

Стикаючись з проблемою неуспішності учнів при вивченні хімії, багато практикуючих вчителі вважають, що найбільш вдалим прийомом подачі матеріалу є проблемне навчання [42]. Хімія - наука експериментальна. Тому в основі викладання лежить хімічний експеримент як джерело знань, висування і перевірки гіпотез, як засіб закріплення знань та їх контролю.

Провідною ідеєю педагогічної досвіду є глибоке засвоєння навчального матеріалу і осмислення його на уроці хімії, формування міжособистісних відносин в учнів, навчання радістю, успіхом, удачею при пошуку і вирішенні проблемних питань.

Для того щоб порушити розумову діяльність учнів застосовується один із прийомів сучасних технологій навчання - проблемний підхід при вивченні неорганічної та органічної хімії. Вивчення нового матеріалу можна зробити активним процесом, залучити учнів в більш інтенсивну розумову роботу.

Проблемні питання при постановці хімічного експерименту змушують учнів:

• будувати гіпотези;

• дозволяти теоретичні питання;

• робити правильні висновки;

• прогнозувати властивості речовин.

Ясність і чіткість мети, конкретність проблемної ситуації мобілізує увагу учнів, а увага активізує мислення [42].

Система, особистісно орієнтована, розвиває в учнів пам'ять, волю, уяву, емоційну сферу, самостійність, систематизує знання. Дає можливість опанувати ними і впевнено застосовувати на практиці [42]. Особливу увагу важливо звернути на активізацію діяльності всіх учнів, включаючи слабоуспевающих, важких, байдужих, щоб всі були зацікавлені і включені в роботу. Цілком очевидно, що розвиток хімічної мислення учнів неможливо при використанні тільки традиційного, переважно ілюстративного і констатирующего хімічного експерименту. Стандартні хімічні досліди, застосовувані в шкільному курсі досить давно, не дають можливості багатогранного, цілісного розгляду багатьох питань, досліджуваних школярами в даний час.

Як приклад можна привести традиційні, стандартні досліди взаємодії металів з ​​розчинами солей, які зазвичай демонструються учням. Виконання лише цих експериментів призводить учнів до поверхневого вирішення питання про взаємодію металів з ​​розчинами солей. Адже в цих експериментах не враховуються різні фактори, що впливають на напрямок реакцій між металами і розчинами солей (можливість взаємодії металу з водою, гідроліз солі і т. д.). А інших експериментів, що враховують ці фактори і дають більш цілісну і точну картину даної властивості, в школі немає. Те ж саме спостерігається і при вивченні багатьох інших питань і розділів шкільного курсу.

Отже, необхідно своєчасно і поступово знайомити учнів з такими хімічними експериментами, які дозволять виробити нові моделі досліджуваних процесів. Моделювання в поєднанні з поясненням нових проблемних дослідів сприятиме розвитку знань учнів і їх мислення [42].

Удосконалення шкільного хімічного експерименту відбувається, головним чином, у наступних напрямках:

перше - модернізація приладів, апаратів та іншого обладнання для проведення дослідів;

друге - вдосконалення техніки проведення експерименту, наприклад, робота з малими кількостями речовин;

третє - введення окремих додаткових нових дослідів.

четверте - розробка цілісної системи принципово нових проблемно-розвиваючих хімічних експериментів для сучасної школи. Нові досліди допоможуть значною мірою збагатити зміст шкільного курсу, дадуть можливість вчителю систематично застосовувати проблемні і дослідницькі форми організації навчальної діяльності школярів.

На сучасному етапі розвитку школи необхідне поєднання традиційних дослідів і нового нестандартного проблемно-розвиваючого експерименту, який не тільки ілюструє явища, що вивчаються, але і дає учням необхідну інформацію, щоб аналізувати матеріал, застосовувати теоретичні знання, отримувати самостійні висновки.

Таким чином, хімічний експеримент і вдосконалена методика його проведення в школі теж можуть бути засобом розвитку і сприяти здійсненню найважливіших положень теорії розвивального навчання.

Вибір даної галузі дослідження обумовлений також необхідністю виправлення суттєвих прогалин та недоліків у знаннях учнів, пов'язаних з відсутністю в програмах і підручниках певних дослідів, які розкривають учням реальну картину напрями деяких хімічних процесів. Як показує практика викладання хімії, в знаннях учнів досить часто виявляються істотні помилки через поверхневого і одностороннього тлумачення хімічних явищ. Запобігти ці суттєві помилки і прогалини можливе тільки на основі спеціально підібраних і розроблених хімічних дослідів, які наочно і переконливо продемонструють учням неоднозначність спостережуваних явищ і необхідність врахування різноманітних факторів, що впливають на напрям хімічних реакцій [42].

Глава 2. методи дослідження

1. Анкетування

Анкетування - метод збору первинного матеріалу у вигляді письмового опитування респондентів з метою збору інформації за допомогою анкети про стан тих чи інших сторін виховного процесу, ставлення до тих чи інших явищ [12]. Ми використовували суцільне (опитування всіх представників вибірки) та вибіркове (опитування частини вибірки) анкетування. За кількістю респондентів і типів контактів респондентів анкетування, проведене нами слід віднести до групового (кілька респондентів) та очного (у присутності дослідника-анкетера) відповідно. Питання запропоновані учням були складені в закритій (містить повний набір можливих відповідей) і відкритою (відповідь цілком і повністю формулює сам респондент) формі (Додаток 7).

2. Тестування

Для підбиття підсумку з питання актуальності хімічного експерименту в системі проблемного навчання ми використовували педагогічний тест. Педагогічний тест - це інструментальний засіб контролю знань, при використанні якого можна визначити надійність проведеного вимірювання [16, 18]. Тест складено переважно закритою формою тестових завдань. Тобто, учневі пропонувалося вибрати правильну відповідь з декількох можливих.

3. Критерій «Ступінь навченості»

Для підбиття підсумку по проведеним тестуванням ми використовували критерій «Ступінь навченості».

За В. П. Симонову ступінь навченості групи (СОГ) обчислюється за формулою:

СОГ = (n5 ∙ 1 + n4 ∙ 0,64 + n3 ∙ 0,36 + n2 ∙ 0,16) ∙ 100% / N

Де: n5 - кількість учнів, які отримали оцінку "5"

n4 - кількість учнів, які отримали оцінку "4"

n3 - кількість учнів, які отримали оцінку "3"

n2 - кількість учнів, які отримали оцінку "2"

N - кількість учнів в групі.

Результат до 60% - друга ступінь навченості (низька).

Результат від 60 до 70% - третій ступінь навченості (середня).

Результат від 70% і вище - четвертий ступінь навченості (висока) [41].

Глава 3. Методичні рекомендації та розробки змісту шкільного хімічного експерименту в системі проблемного навчання

Відомо, що більша частина, що проводяться в школі дослідів має ілюстративний характер і використовується тільки для підтвердження досліджуваних явищ. Разом з тим учням 9-10-х, і, особливо, 11-х класів, доцільно пропонувати не тільки ілюстративні досліди, а й досліди проблемного характеру, так як вони забезпечують активізацію пізнавальної діяльності учнів, вчать самостійно мислити, розвивають інтерес до предмета, покращують знання, розширюють науковий кругозір і частина виводять на новий рівень розуміння раніше вивчених питань шкільної програми, при вивченні сполук заліза на уроках або на факультативних заняттях, на розсуд вчителя, можлива постановка пропонованих інших дослідів. Такі експерименти доцільно включати в бесіди евристичного характеру або в процес проблемного викладу матеріалу викладачем.

Обговорення результатів усіх розглянутих нижче експериментів проводиться у формі фронтальної евристичної бесіди, керованої вчителем. Учитель задає питання, що дозволяють встановити існуючі закономірності, зробити висновки. Визначення понять, рівняння реакцій, висновки, сформульовані дітьми та скориговані вчителем, повинні бути записані кожним учнем у зошит. По ходу обговорення вчитель відзначає успіхи учнів, в кінці уроку ставить їм оцінки.

Тут і далі по тексту словосполучення «хімічний експеримент (досвід) у системі проблемного навчання» може бути записано як «проблемний експеримент».

Заняття № 1. Тема: Залежність швидкості хімічних реакцій від природи реагуючих речовин, концентрації і температури

Наведені нижче досліди, можуть бути використані при поясненні нового матеріалу у вивченні теми 1. «Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага »в учнів 9-х класів (див. тематичне планування для 9 класу, уроки 5-7). Використовувався теоретичний матеріал підручника 8 класу О. С. Габрієляна Хімія-8 [8], методичний посібник для вчителя [9], настільна книга для вчителя [5], робочий зошит [7].

Попередньо (на попередньому уроці) вчитель знайомить учнів з поняттям швидкість хімічної реакції і детально готує їх до сприйняття матеріалу на тему «Фактори, що впливають на швидкість хімічної реакції», повторюючи матеріал навчальної програми за темами: «Ряд активності металів», «Концентрація розчинів» , «Гомогенні та гетерогенні реакції», «Теорія активації». На уроці за темою «Залежність швидкості хімічних реакцій від природи реагуючих речовин, концентрації і температури» вчитель перевіряє у формі тесту пройдений на попередньому занятті матеріал і матеріал за темами повторення.

Мета роботи: провести експеримент, що показує залежність швидкості хімічних реакцій від природи реагуючих речовин, концентрації і температури

Форма проведення експерименту: фронтальна (демонстраційний експеримент), та / або експеримент на лабораторній роботі

Обладнання та реактиви: 10%-ий розчин Н Cl, 10%-ий розчин H ₂ SO _4, Mg (тирса), Zn (тирса, гранули та порошок), Fe (тирса), CuO (порошок), дистильована вода; спиртівка , пробірки, пробіркодержатель, сірники.

Хід роботи:

Досвід № 1. Залежність швидкості хімічної реакції від природи реагуючих речовин

До проведення досвіду 1 вчитель не повинен акцентувати уваги учнів на темі «Ряд активності металів», необхідно перевірити залишкові знання шляхом створення проблемної ситуації.

У три пробірки (підписані, під номерами) долити по 3 мл розчину Н Cl і внести в кожну з пробірок навішування тирси однакової маси: у першу - Mg, у другу - Zn, в третю - Fe;

Спостереження: що хімічна реакція йде у всіх трьох пробірках з виділенням газу.

Рівняння реакцій:

Mg + 2Н Cl → MgCl ₂ + Н ₂ ↑ (дуже бурхливо)

Zn + 2Н Cl → ZnCl ₂ + Н ₂ ↑ (бурхливо)

Fe + 2Н Cl → FeCl ₂ + Н ₂ ↑ (повільно)

Проблема:

Учитель: маси взятих речовин наважок твердих речовин, концентрація соляної кислоти, умови проведення реакції однакові, але при цьому інтенсивність проходять процесів (швидкість виділення водню) різна?

Обговорення:

Учні: ми брали різні метали.

Учитель: всі речовини складаються з атомів хімічних елементів. Чим відрізняються хімічні елементи згідно знання вами Періодичного закону і Періодичної системи Д. І. Менделєєва?

Учні: порядковий номер, положенням в Періодичній системі Д. І. Менделєєва, тобто вони мають різне електронна будова, а отже прості речовини утворені цими атомами мають різні властивості.

Учитель: тобто ці речовини мають різну природу. Таким чином, швидкість хімічної реакції буде залежати від природи тієї чи іншої реагує речовини, оскільки вони мають різну будову і властивості.

Висновок:

Учні: Швидкість хімічної реакції буде залежати від природи реагуючих речовин: чим активніше метал (речовина), тим вище швидкість хімічної реакції.

Учитель: демонстрація положення хімічних елементів в «Ряду активності металів»

Досвід № 2. Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин

До проведення досвіду 2 вчитель не повинен акцентувати уваги учнів на темі «Концентрація розчинів», необхідно перевірити залишкові знання шляхом створення проблемної ситуації.

У три пробірки (пронумеровані) долити розчин Н Cl: в першу - 3 мл; в другу - 2 мл; в третю - 1 мл.

Потім в другу і третю додати по 1 мл і 2 мл дистильованої води відповідно (тим самим розбавляємо розчин).

У кожну з пробірок опустити по гранулі Zn (приблизно однакового розміру).

Спостереження: хімічна реакція йде у всіх трьох пробірках, але з різною швидкістю.

Рівняння реакції:

Zn + 2Н Cl → ZnCl ₂ + Н ₂ ↑

• 10%-ий бурхливо

розчин Н Cl

• розбавлений повільно

10%-ий розчин Н Cl

• дуже розбавлений дуже повільно

10%-ий розчин Н Cl

Проблема: природа всіх реагуючих речовин, умови проведення досвіду однакові, проте інтенсивність проходять процесів (швидкість виділення водню) різна?

Обговорення:

Учитель: чому швидкість хімічної реакції різна, адже реагують однакові за хімічною природою речовини?

Учні: При додаванні води, ми змінили (зменшили) концентрацію соляної кислоти у другій і третій пробірках, при цьому інтенсивність виділення водню зменшувалася.

Висновок:

Учні: Швидкість хімічної реакції буде залежати від концентрації реагуючих речовин: чим більше концентрація реагуючих речовин, тим вище швидкість хімічної реакції.

Досвід № 3. Залежність швидкості хімічної реакції від температури

У три пробірки (під номерами) налити по 3 мл розчину Н ₂ SO ₄ (однаковій концентрації). У кожну помістити наважку CuO (II) (порошок). Першу пробірку залишити у штативі; другу - опустити в склянку з гарячою водою; третю - нагріти в полум'ї спиртівки.

Спостереження: хімічна реакція йде у всіх трьох пробірках: розчин забарвлюється в блакитний колір. Але в першій дуже повільно і практично непомітно, у другій - з невеликою швидкістю, а в третій - дуже швидко.

Вчитель: які процеси відбуваються з речовиною - сильним електролітом - в розчині?

Учні: при розчиненні речовини у воді відбувається його дисоціація, тобто речовини дисоціюють на іони.

Учитель: які іони можуть утворитися при дисоціації вихідних речовин?

Учні: серед вихідних речовин є тільки один сильний електроліт - це сірчана кислота, вона дисоціює за рівнянням: Н ₂ SO ₄ → 2Н ⁺ + SO ₄ ^{2 -.}

Учитель: відомо, що речовини діссоцііруя можуть взаємодіяти з молекулами води, утворюючи гідратовані іони, і деякі серед таких гідратованих іонів забарвлюють розчин у відповідний колір. Проте жоден з іонів: Н ⁺ і SO ₄ ^{2 -} не має забарвлення в розчині. Отже, синій колір розчину додали гідратовані іони отримані при дисоціації продукту реакції.

Учні:

Рівняння реакції:

CuO + Н ₂ SO ₄ → CuSO ₄ + Н ₂ О

Синій розчин

• Н.у. дуже повільно

• З гарячою водою повільно

• Кип'ятіння дуже швидко

Учитель: синє забарвлення розчину додали гідратовані іони міді.

Проблема:

Учитель: всі взяті для експерименту речовини мають однакову природу, маса взятого порошку CuO і концентрація сірчаної кислоти також однакові, проте швидкість реакції різна.

Обговорення:

Учні: Значить, при зміні температури реакції ми змінюємо і її швидкість.

Учитель: Чи означає це, що при підвищенні температури буде збільшуватися швидкість всіх хімічних реакцій?

Учні: Ні. Деякі реакції йдуть при дуже низьких і навіть мінусових температурах.

Висновок:

Учні: Отже, будь-яка зміна температури на кілька градусів буде в рази змінювати швидкість хімічної реакції.

Учитель: Практично так звучить закон Вант-Гоффа, який буде тут діяти: При зміні температури реакції на кожні 10 º С швидкість хімічної реакції змінюється (збільшується або зменшується) в 2-4 рази.

Досвід № 4. Залежність швидкості хімічної реакції від площі поверхні зіткнення реагуючих речовин

У три пробірки (під номерами) долити по 2 мл розчину HCl, і додати в першу - гранулу Zn, у другу - стружку Zn, в третю - порошок Zn (однакові за масою).

Спостереження: хімічна реакція йде у всіх трьох пробірках (виділення газу), але з різною інтенсивністю.

Рівняння реакції:

Zn + 2Н Cl → ZnCl ₂ + Н ₂ ↑

• гранули повільно

• стружка з високою швидкістю

• порошок бурхливо

Проблема:

Учитель: всі речовини однакові по своїй хімічній природі, однакові за масою і концентрації, реагують при однаковій температурі, однак інтенсивність виділення водню (а отже і швидкість) різна.

Обговорення:

Учні: Однакові за масою гранули Zn, стружки Zn і пил Zn, мають різні займані обсяги в пробірці, різну ступінь подрібнення. Там де цей ступінь подрібнення найбільша - швидкість виділення водню максимальна.

Учитель: ця характеристика - площа поверхні зіткнення реагуючих речовин. У нашому випадку різна площа поверхні зіткнення цинку з розчином Н ₂ SO _4.

Висновок:

Учні: Швидкість хімічної реакції залежить від площі зіткнення реагуючих речовин: чим більше площа зіткнення реагуючих речовин (ступінь подрібнення), тим більше швидкість реакції.

Учитель: така залежність спостерігається не завжди: так для деяких гетерогенних реакцій, наприклад, у системі Тверда речовина - Газ, при дуже високих температурах (більше 500 ⁰ С) сильно подрібнені (до порошку) речовини здатні спікатися, тим самим площу поверхні зіткнення реагуючих речовин зменшується.

Заняття № 2. Тема: Каталіз і каталізатори

Наведений нижче досвід проводиться фронтально при поясненні нового матеріалу у вивченні теми 1. «Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага »в учнів 9-х класів (див. тематичне планування для 9 класу, уроки 7). Використовувався теоретичний матеріал підручника 8 класу О. С. Габрієляна Хімія-8 [8], методичний посібник для вчителя [9].

Мета роботи: вивчити вплив каталізатора на швидкість хімічної реакції.

Форма роботи: фронтальна (демонстраційний експеримент).

Реактиви та обладнання: 3% розчин перекису водню, MnO ₂ (порошок), детергент; спиртівка, пробірки, пробіркодержатель, сірники, скіпка, кипляча водяна баня.

Хід роботи

Досвід № 5. Залежність швидкості хімічної реакції від каталізатора

Слід повторити поняття реагент в хімічній реакції, що б потім учень зміг диференціювати реагент і каталізатор в конкретної реакції.

В пробірку № 1 долити 3%-ий розчин перекису водню і внести детергент (розчинений пральний порошок). В пробірку № 2 долити 3%-ий розчин перекису водню внести порошок оксиду марганцю (IV) і внести детергент (розчинений пральний порошок).

Спостереження: хімічна реакція дуже бурхливо проходить у другій пробірці і супроводжується виділенням газу (детергент піднімається), після закінчення реакції в другій пробірці маса оксиду марганцю (IV) не змінилася.

Учитель: Який це газ? Водень або кисень? Як довести виділення кожного з газів?

Учні: внесемо тліючу скіпку.

Спостереження: скіпа спалахує

Учні: отже, це кисень

Рівняння реакції:

2Н ₂ О ₂ → 2Н ₂ О + О ₂ ↑

Проблема: якщо умови проведення дослідів в пробірці № 1 і № 2 - концентрація перекису водню, температурний режим, природа вихідної речовини - були однакові, а внесений оксид марганцю (IV) не витратився в ході досвіду, то чому в другій пробірці так інтенсивно виділявся кисень ?

Обговорення:

1) чи проходить реакція розкладання перекису водню в перший пробірці?

Обговорити з учнями умови зберігання, використовуваного у побуті як бактерицидний засіб, речовини - перекису водню. Звернути увагу на те, що особливо на світлі вона розкладається на воду і кисень, який у момент утворення має сильні окисними властивостями. З цієї причини перекис водню зберігають у герметичних темних склянках.

Учитель: нам вже відомо, що підвищення температури сприяє підвищенню швидкості реакції. Подогреем пробірку № 1 на водяній бані.

Спостереження: детергент піднімається по пробірці.

Учні: отже, газ виділяється.

2) чи є доданий в пробірку 2 оксид марганцю (IV) реагентом в даній реакції?

Учні: звертають увагу, що після закінчення реакції в 2 пробірці, залишився чорний порошок оксиду марганцю (IV). Отже - це не реагент.

Учитель: Використовуване нами речовина - оксиду марганцю (IV) - це каталізатор. Оскільки, каталізатори - це речовини, які змінюють швидкість хімічної реакції, але самі в ході цього не витрачаються. Каталізатори бувають позитивні (збільшують швидкість хімічної реакції) і негативні - інгібітори (зменшують швидкість хімічної реакції). каталізатори здатні змінювати природу реагує речовини (його енергію активації).

Висновок з занять 1 і 2:

Учитель: Давайте підіб'ємо підсумки і зробимо висновки. Від чого залежатиме швидкість хімічної реакції?

Учні:

- Від природи реагуючих речовин;

- Від їх концентрації;

- Від температури реакції;

- Від площі зіткнення реагуючих речовин;

- Від каталізатора.

Заняття № 3. Тема: Хімічні властивості металів

Наведені нижче досліди проводилися при поясненні нового матеріалу і / або при узагальненні у вивченні теми 2. «Метали» в учнів 9-х класів (див. тематичне планування для 9 класу, уроки 12, 24). Використовувався теоретичний матеріал підручника 9 класу О. С. Габрієляна Хімія-9 [10], методичний посібник для вчителя [9], настільна книга для вчителя [6].

Мета роботи: вивчити особливості взаємодії різних металів з ​​водою, з кислотами і з солями.

Форма проведення експерименту: фронтальна (демонстраційний експеримент при поясненні нового матеріалу).

Учитель: Назвіть основне хімічна властивість металів - простих речовин.

Учні: Метали є відновниками, тому що їх атоми легко віддають електрони, перетворюючись при цьому в позитивно заряджені іони - катіони.

Учитель: (запис на дошці)

М ⁰ - n ē → М ^{n +}

(Відновник, окислюється)

Для того щоб пройшла реакція, яка записана на дошці, необхідна наявність окислювача. Давайте згадаємо, які речовини можуть бути окислювачами?

Учні: (при обговоренні виявляється список речовин реагують з металами):

- Неметали: О _2, Hal _2, S, H ₂ і ін

- Н ₂ О;

- Кислоти;

- Солі.

Досвід № 1. Взаємодія активних металів з ​​водою і демонстрація зразків металів - простих речовин

Реактиви та обладнання: А l (гранули), Na, фенолфталеїн; кристалізатор.

Хід роботи:

Учитель: Проведемо досвід. Для досвіду візьмемо зразки двох активних металів (див. Ряд активності металів): А l (гранули) і Na. У кристалізатор з водою Доллємо 2-5 крапель фенолфталеїну і помістимо невеликий, очищений (скальпелем) від перекису і попередньо підсушений (сухий фільтрувальним папером) від гасу шматочок Na, а в пробірку з водою помістимо гранулу алюмінію.

Спостереження:

• натрій «бігає» по поверхні води і швидко реагує з нею, повністю зникнувши, а вода забарвлюється в рожево-малиновий колір;

• в пробірці з алюмінієм ознак реакції не спостерігаємо.

Рівняння реакцій:

2 Na + 2 H ₂ O → 2 NaOH + H ₂ ↑

Алюміній, будучи досить активним металом, також повинен вступати в реакцію з водою по рівнянню: 2А l + 6Н ₂ О → 2А l (OH) ₃ + 3 H ₂ ↑, проте ознак реакції ми не спостерігаємо.

Проблема: алюміній - активний метал при н.у. не показує ознак реакції взаємодії з водою?

Обговорення:

Учитель демонструє учням зразки деяких лужних, лужноземельних і амфотерних металів. Учні спостерігають, що одні метали зберігаються за звичайних умов (А l, Zn, Fe), інші в скляній банці під шаром гасу (Na, Ca, К).

Учні: Виходячи з їх хімічних властивостей, одні метали більш активні, а інші - менш. Лужні і лужноземельні метали найактивніші і легко взаємодіють з киснем повітря, тому зберігають під шаром гасу. А інші менш активні вони взаємодіють з киснем тільки при нагріванні, тому можуть зберігатися при звичайних умовах.

Учитель: чому сьогодні алюмінієвий посуд рекомендується тільки для зберігання холодних продуктів, а використання її для нагрівання небажано.

Учні: при нагріванні відбувається хімічний процес: 2А l + 6Н ₂ О → 2А l (OH) ₃ + 3 H ₂ ↑, іони алюмінію переходять в розчин, і їх присутність небажано для харчових страв.

Учитель: таким чином, алюміній при н.у. захищений оксидною плівкою Al ₂ O _3. Саме ця оксидна плівка оберігає алюміній від активної взаємодії з водою при н.у., якщо ж вона буде вилучена, то алюміній буде енергійно реагувати з водою.

Досвід № 2. Взаємодія металів з ​​кислотами

Реактиви та обладнання: А l (гранули),, Zn (гранули), 40%-ий розчин Н Cl,; пробірки.

Хід роботи:

У дві пронумеровані пробірки наллємо 3 мл 40%-го розчину Н Cl, 2-3 краплі фенолфталеїну і помістимо у кожну гранули Zn і алюмінію, відповідно. У маленький кристалізатор наллємо невелика кількість (приблизно 2 см у висоту) 40%-го розчину Н Cl.

Спостереження:

- У пробірці з цинком: реакція відразу йде бурхливо, з виділенням газу, зміни забарвлення фенолфталеїну не відбувається

2 HCl + Zn → ZnCl ₂ + H ₂ ↑

- У пробірці з алюмінієм: спочатку не спостерігаємо ознак реакції, а потім реакція йде бурхливо, з виділенням газу виділенням газу, зміни забарвлення фенолфталеїну не відбувається

6 HCl + 2 Al → 2 AlCl ₃ + ₃ H ₂ ↑

Проблема: всі взяті метали активні, однак вони по-різному реагують з водою?

Зокрема, алюміній і цинк? Обидва металу знаходяться в раду активності поруч, значення їх стандартних електродних потенціалів дуже близькі за значенням Е ⁰ (А l) = - 1,66, Е ⁰ (Zn) = - 0,76.

Обговорення:

Учні: користуючись результатами досвіду № 1, роблять висновок, що відстрочене у часі виділення бульбашок газу на поверхні алюмінію пов'язано з присутністю на його поверхні більш міцної оксидної плівки.

Вчитель: отже, міцність оксидної плівки дозволяє захищати алюміній не тільки при його взаємодії з водою, але і при взаємодію з сильними кислотами. Можна привести в приклад досвід з нагріванням алюмінієвого дроту в полум'я газового пальника (алюміній плавиться усередині капсули, стінки якої утворені Al ₂ O ₃ та попереджають стікання алюмінію).

Висновок з досвіду: згідно з рядом напруги металів, метали, що стоять до водню будуть витісняти його з розчину кислот (виключення: лужні і лужноземельні метали: вони реагують з водою, розчинюючої кислоти).

Досвід № 4. Взаємодія металів з ​​розчинами солей

Реактиви та обладнання: Zn (гранули), Fe (залізний цвях), С u (відновлена), 40%-ий розчин сульфату заліза (II), 5%-ий розчин З uSO _4, 40%-ий розчин сульфату (хлориду) заліза (III), 10% розчин сульфату (хлориду) цинку, розчин хлориду (сульфату) заліза (Ш), пробірка з нальотом срібла; пробірки.

Хід досвіду:

В пробірку № 1 Доллємо розчин мідного купоросу (розчин З uSO ₄ · 5Н ₂ О) об'ємом 5 мл і додамо шматочок заліза (залізний цвях).

В пробірку № 2 Доллємо розчин сульфату заліза (II) і додамо відновлену мідь.

В пробірку № 3 Доллємо розчин мідного купоросу (розчин З uSO ₄ · 5Н ₂ О) об'ємом 5 мл і додамо гранулу цинку.

В пробірку № 4 Доллємо розчин сульфату (хлориду) цинку об'ємом 5 мл і додамо відновлену мідь.

В пробірку № 5 Доллємо розчин сульфату (хлориду) заліза (III) і додамо порошок відновленої міді.

Спостереження (запис рівнянь реакцій на дошці):

У пробірці № 1: С uSO ₄ + Fe → З u + FeSO _4: червоно-рудий наліт на шматочку Fe.

У пробірці № 2: FeSO ₄ + Cu: нічого не відбувається.

У пробірці № 3: З uSO ₄ + Zn → З u + ZnSO _4: червоно-рудий наліт на шматочку Zn.

У пробірці № 4: ZnSO ₄ + Cu: нічого не відбувається.

У пробірці № 5: Fe ₂ (SO _{4) 3} + Cu: мідь розчиняється, з'являється зеленувато-голубувате забарвлення розчину.

Учитель: відомо, що метали реагують з розчинами солей з виділенням металу, що входить до складу солі і солі металу, що використовується в ході роботи, за схемою: Ме + Ме ^* А → Ме ^* + МЕА.

Проблема: Всі запропоновані досліди - це досліди з використанням металу і солі іншого металу, однак не всі результати дослідів вписуються в схему Ме + Ме ^* А → Ме ^* + МЕА. Чому?

Учитель: яка характеристика речовини є визначальною для його здатності вступати у взаємодію з іншою речовиною?

Учень: природа реагує речовини.

Учитель: визначальним у природі металу є його активність. Звернемося до ряду активності металів

Учні: мідь розташовується правіше цинку і заліза.

Учитель: в реакції № 2 і № 4 з використанням міді простого речовини дійсно не було наочних ознак реакції. А в реакціях солі міді з залізом і цинком простими речовинами (пробірки № 1 і № 3) реакції проходили. Висновок: мідь - це менш активний метал, ніж залізо і цинк. Таким чином, метали розташовані в ряду активності зліва направо у порядку зменшення їхньої активності.

Проблема: В пробірці № 5: Fe ₂ (SO _{4) 3} + Cu: мідь розчиняється, з'являється зеленувато-голубувате забарвлення розчину.

Учитель: при проведенні реакції № 2 ми показали, що мідь це менш активний метал, ніж залізо, і вона не здатна витісняти залізо з розчину його солі. Однак у пробірці № 5 ми відзначили ознаки реакцій. У чому відмінність використаних для реакції № 2 і № 5 солей?

Учні: для реакції № 2 була взята сіль заліза (II), а для реакції № 5 - сіль заліза (III).

Учитель: таким чином, солі заліза (III), на відміну від солей заліза (II), здатні вступати у взаємодію з менш активними металами. Припустимо, що розчинення міді відбувається внаслідок прояву іонами тривалентного заліза окисних властивостей,

Учні: складає схему передбачуваного рівняння реакції в іонному вигляді:

Cu ⁰ + Fe ^{3 +} ® Cu ^{2 +} + Fe ^{2 +}

У підсумку вчитель робить висновок, що іони Fe ^{3 +} мають настільки сильним окислювальним властивістю, що можуть навіть у водному розчині окислити мідь, у висновку складаємо рівняння реакції № 5 в молекулярному вигляді:

Cu + Fe ₂ (SO _{4) 3} → 2Fe SO ₄ + CuSO ₄

Учитель: з ледовательно, правило про те, що метали, що стоять в ряду активності металів правіше заліза, не повинні реагувати з солями заліза, справедливо тільки для розчинів солей заліза (II). Солі заліза (III) в розчині володіють сильними окисними властивостями і реагують з багатьма менш активними металами, включаючи мідь.

На підтвердження сказаного вчитель проводить дослід № 6:

в пробірку № 6 з нальотом срібла (після реакції «срібного дзеркала») долити розчин хлориду заліза (III).

Спостереження:

У пробірці № 6: Fe ₂ (SO _{4) 3} + Ag: розчинення срібла, а через 2-3 хвилини повне зникнення нальоту срібла із стінок пробірки. Причому одночасно з розчиненням срібла відбувається легке помутніння розчину внаслідок утворення осаду сульфату срібла.

Учні: складає схему передбачуваного рівняння реакції в іонному вигляді:

Ag ⁰ + Fe ^{3 +} ® Ag ⁺ + Fe ^{2 +}

Після цього висунуту гіпотезу перевіряємо дослідженням отриманої в реакції № 6 суміші. Якісна реакція на іони срібла (з хлоридами натрію або соляною кислотою) дає позитивний результат, це пояснюється тим, що розчинність сульфату срібла значно вище, ніж хлориду.

У висновку учні по короткому ионному рівнянню складають рівняння реакції № 6 в молекулярному вигляді:

2Ag + Fe ₂ (SO _{4) 3} → Ag ₂ SO ₄ + 2FeSO ₄

Заняття № 4. Тема «Метали»

Цей досвід проводиться на уроці № 21 (див. тематичне планування 9 клас) по темі «З'єднання алюмінію».

Мета досвіду: вивчити хімічні властивості солей алюмінію

Форма проведення досвіду: фронтальна (демонстраційний експеримент).

Реактиви та обладнання: Na, 10% розчин сульфату (хлориду) алюмінію, фенолфталеїн; пробірки, кристалізатор.

Хід досвіду:

У кристалізатор з розчином хлориду алюмінію і декількома краплями фенолфталеїну помістити невеликий шматочок натрію.

Спостереження: виділення бульбашок газу, рожево-малинове забарвлення розчину і осаду білого кольору.

Учитель: натрій - це більш активний метал, ніж алюміній. Отже, натрій повинен витісняти алюміній з розчинів його солей за рівнянням:

3 Na + AlCl ₃ → Al + 3 NaCl

Проблема: Згідно з цим рівнянням реакції ми не повинні спостерігати виділення газу і осаду білого кольору. Крім того, ні отримане за нашою схемою речовина NaCl, ні вихідна речовина AlCl ₃ не має лужний реакції середовища (можна для порівняння запропонувати розчин хлориду натрію і розчин хлориду алюмінію з фенолфталеїном). Тобто, активний метал натрій не витісняє менш активний алюміній з розчинів його солей?

Учні: натрій активно реагує з водою розчинюючої хлорид алюмінію за рівнянням: 2 Na + 2 H ₂ O → 2 NaOH + H ₂ ↑. Таким чином, ми пояснюємо виділення газу (водню).

Вчитель: як пояснити виділення осаду? Звернімося до таблиці розчинності (розчинність вихідних і продуктів).

Учні: всі вихідні речовини й передбачувані продукти реакції розчиняються у воді.

Учитель: які іони є в запропонованому розчині?

Учні: іони Na ^+, OH ^-, Al ^{3 +,} Cl ^-.

Учитель: запишіть можливі рівняння реакцій взаємодії між цими іонами:

Учні:

Na ⁺ + OH ^- → NaOH;

Na ⁺ + Cl ^- → Na З l;

Al ^{3 +} + 3Cl ^- → Al З l _3;

Al ^{3 +} + 3OH ^- → Al (OH) ₃ ↓ .

Таким чином, всі речовини знаходяться в одній пробірці, отже, вступати у взаємодію можуть не тільки вихідні речовини, а й продукти їхньої взаємодії.

Учитель: запишемо обидва рівняння і підсумовуємо їх:

2 Na + 2 H ₂ O → 2 NaOH + H ₂ ↑

3 NaOH + AlCl ₃ → Al (OH) ₃ ↓ + 3 NaCl

Сумарно: Na + AlCl ₃ + H ₂ O → Al (OH) ₃ ↓ + NaCl + H ₂ ↑

Розставимо коефіцієнти методом електронного балансу:

Na ⁰ + AlCl ₃ + H ⁺ ₂ O → Al (OH) ₃ ↓ + Na ⁺ Cl + H ₂ ⁰ ↑

Na ⁰ - е ^- → Na ⁺ 2

2 H ⁺ + 2 е ^- → H ₂ ⁰ 1

2Na ⁰ + AlCl ₃ + H ⁺ ₂ O → Al (OH) ₃ ↓ + 2Na ⁺ Cl + H ₂ ⁰ ↑

Заняття № 5. Тема: Метали

Наведені нижче досліди проводяться в 9 класі при вивченні теми «Метали» на уроці № 23 «Генетичні ряди Fe ^{2 +} і Fe ^{3 +»} (див. тематичне планування 9 клас).

Мета роботи: вивчити властивості солей заліза (III), як окислювачів

Форма роботи: фронтальна (демонстраційний експеримент).

Реактиви та обладнання: кристалічний хлорид амонію та хлорид заліза (Ш), колба Вюрца, вапняна вода, лучинка, склянки Дрекселя, спиртівка, індикаторний папір.

Досвід 1. Взаємодія хлориду заліза (III) з хлоридом амонію

Хлорид Fe (III) виявляє окисні властивості по відношенню до різних відновника. У бесіді попередньої проведення досвіду, перед учнями ставимо запитання: чи можливо хімічну взаємодію між двома кристалічними солями хлоридом заліза тривалентного і хлоридом амонію? У пошуку відповіді на дане питання учні звертаються до таблиці розчинності, так як, їм відомо, що солі взаємодіють між собою за умови, що вони добре розчиняються, а в результаті реакції обміну виходить нова нерозчинна сіль. У процесі бесіди вчитель пояснює, що таблицю розчинності в даному випадку, при використанні кристалічних вещест, застосовувати не можна. Таким чином, попереднє обговорення приводить учнів до висновку про неможливість хімічної взаємодії між зазначеними речовинами.

Далі проводимо експеримент. Він представляє інтерес не тільки для з'ясування окисних властивостей хлориду заліза (III), але і як спосіб отримання азоту в лабораторних умовах.

Хід досвіду:

Відповідно до стехиометрическими коефіцієнтами в рівнянні реакції: 6 FeCl ₃ + 2 NH ₄ Cl = 6 FeCl ₂ + 8 HCl ­ + N ₂ ­ , Вчитель готує суміш кристалічних солей хлориду заліза (III) і хлориду амонію. Цю суміш поміщають в колбу Вюрца, яку з'єднують з двома склянками Дрекселя, заповненими водою (рис. 1). Промивні склянки необхідні для того, щоб поглинути виділяється в ході реакції хлороводень. Дотримуючись техніки безпеки, проводять нагрівання. Утворився азот можна зібрати в 2-3 пробірки над водою.

Рис. 1. Взаємодія хлориду заліза (III) з хлоридом амонію

Далі перевіряємо відсутність домішки хлороводню, піднісши вологу індикаторний папір до отвору пробірки з азотом. Вона не змінює колір. Проводимо досвід підтверджує, що зібраний газ дійсно азот.

а) У першу пробірку з азотом опускаємо палаючу лучинку вона гасне, не залишаючи навіть розпеченого жарини.

б) У другу - наливаємо вапняну воду, на відміну від вуглекислого газу, вапняна вода від азоту не мутніє.

Довівши учням, що отриманий азот, відкидаємо їх думка про неможливість взаємодії хлориду заліза (III) з хлоридом амонію.

Створюється проблемна ситуація. Далі учні повинні висунути свої припущення про роль кожного речовини в даній хімічній реакції. Аналіз складу вихідних речовин і результатів досвіду приводить до висновку, що хлорид заліза (III) виступає в ролі окислювача, а сіль амонію, маючи у своєму складі атоми азоту в нижчого ступеня окислення (- 3), виявляє відновні властивості. Підтверджуємо цей висновок і нагадуємо учням інші приклади прояву даними речовинами зазначених властивостей. Потім пропонуємо учням самостійну роботу по складанню рівняння окислювально-відновної реакції між хлоридом заліза (III) і хлоридом амонію. При складанні рівняння реакції учні повинні врахувати, що один з продуктів реакції - хлороводень.

6FeCl ₃ + 2NH ₄ Cl = 6FeCl ₂ + 8HCl ­ + N ₂ ­

Fe ^{3 +} + e ^- ® Fe ^{2 +} | 6

2N ^{3 -} - 6 e ^- ® N ₂ ⁰ | 1

Досвід 2. Взаємодія роданида заліза (III) з фосфорною кислотою

Цей досвід дуже ефектний і може бути використаний в процесі евристичної бесіди не тільки при вивченні теми «Метали», а й при розгляді якостей реакції на фосфат-іони. В аналітичній хімії відома реакція взаємодії розчинних солей заліза (III) з фосфат-іонами, що супроводжується утворенням жовтувато-білого осаду фосфату заліза тривалентного. Цей досвід рекомендуємо провести на уроці, як приклад якісної реакції на фосфат-іони та з метою підготовки учнів до обговорення проблемного експерименту.

Учитель: чи буде роданид заліза (III) взаємодіяти з фосфорною кислотою?

Учні: така реакція неможлива, оскільки ця сіль заліза - малодисоційованих з'єднання, і іони заліза (III), необхідні для утворення осаду фосфату заліза (III), в розчині відсутні.

Реактиви та обладнання: розчин роданиду заліза (Ш), розчин фосфорної кислоти, пробірки.

Хід досвіду:

Для проведення досвіду отримано роданид заліза (III) шляхом взаємодії розчинної солі заліза (III) з роданідом калію або амонію. Цьому процесу відповідає стисле іонне рівняння реакції.

Fe ^{3 +} + 3 SCN ^- = Fe (SCN) ₃

До винно-червоного розчину роданида заліза (III) доливають фосфорну кислоту. Протікає ефектна реакція, що супроводжується знебарвленням реакційної суміші з одночасним утворенням жовтувато-білого осаду фосфату заліза (III).

Результати досвіду викликають проблемну ситуацію.

Учитель: роданид заліза (III), як і будь малодиссоциирующий з'єднання, дуже погано, але піддається дисоціації.

Учні:

Fe (SCN) ₃ <=> Fe ^{3 +} + 3 SCN ^-

Учитель: Дисоціація процес оборотний, отже, його рівновагу можна змістити, додавши в розчин речовину, здатну зв'язувати іони в з'єднання з меншим ступенем дисоціації. В даному випадку відбувається руйнування комплексного з'єднання роданида заліза (III) внаслідок утворення осаду фосфату заліза (III).

Fe (SCN) ₃ + PO ₄ ^{3 -} = FePO ₄ + 3SCN ^-

Заняття № 6. Тема: «Гідроліз солей»

Запропоновані нижче досліди рекомендується проводити при вивченні теми «Будова речовини та їх властивості» в учнів 11 класів, які навчаються за підручником О. С. Габрієляна «Хімія-11» на уроці з теми «Гідроліз неорганічних речовин» (див. тематичне планування 10 клас)

Мета роботи: отримати уявлення про гідролізі неорганічних речовин, використовуючи проблемний експеримент.

Форма роботи: Робота виконується в групах (4-5 осіб) або в п а рах учнів.

Обладнання та реактиви: розчини речовин: HCl, HNO _3, H ₂ SO _4, NaOH, KOH, Ba (OH) _2, NaCl, K ₂ SO _4, Na ₂ CO _3, CuSO _4, CuCl _2, Pb (NO _{3) 2,} FeCl _3, Na ₂ S, K ₂ SO _3, CH ₃ COONa, KBr, NaNO _3, лакмус, фенолфталеїн.

Хід досвіду:

У підписані пробірки з запропонованими речовинами підлити відповідні індикатори.

Учні знайомі з властивостями кислот і лугів змінювати забарвлення індикаторів. Тому вони швидко проводять відповідні реакції з кислотами і лугами і пояснюють зміну забарвлення лакмусу і фенолфталеїну взаємодією індикатора з іонами H ⁺ і OH ^-. При дисоціації середніх солей утворюються катіони металів і аніони кислотних залишків, які з індикаторами не взаємодіють.

Проблема виникає тоді, коли колір індикатора змінюється в розчинах карбонату натрію і сульфату міді (II). Причому колір лакмусу в розчині Na ₂ CO ₃ стає синім, а в розчині CuSO ₄ - червоним.

Учитель: складемо таблицю «Забарвлення лакмусу в розчинах солей»

Учні: Для пояснення спостережуваних явищ учні висувають ряд гіпотез, одна з яких - сторонні домішки в розчинах солей Na ₂ CO ₃ та CuSO _4.

Учитель: Для перевірки цієї гіпотези вчитель пропонує для аналізу розчини інших солей: CuCl _2, Pb (NO _{3) 2,} FeCl _3, Na ₂ S, K ₂ SO _3, CH ₃ COONa, KBr, NaNO _3.

Учні: продовжують таблицю «Забарвлення лакмусу в розчинах солей»

Вчитель: Таким чином, всі солі можна розділити на три групи:

1-а група - солі, розчини яких ведуть себе по відношенню до лакмусу як кислоти (CuSO _4, CuCl _2, Pb (NO _{3) 2,} FeCl _3);

2-а група - солі, розчини яких ведуть себе по відношенню до лакмусу і фенолфталеїном як лугу (Na ₂ CO _3, Na ₂ S, K ₂ SO _3, CH ₃ COONa);

3-я група - солі, розчини яких не змінюють забарвлення індикатора (KBr, NaNO _3).

Гіпотезу про сторонні домішки можна вважати відкинутої.

Учитель: Чому розчини солей першої групи змінюють фіолетове забарвлення розчину лакмусу на червону?

Учень: Значить, у цих розчинах є іони H ^+.

Учитель: Звідки іони H ⁺ в розчині, якщо ви змішували сіль і воду?

Учень: Напевно, з води.

Вчитель: Як від води могли відокремитися іони H ^+?

Учень: Мабуть, якась частка солі відриває від молекули води частку OH ^-. Негативну частку від молекули води може відірвати позитивна частка із солі.

Учитель: Що ж спільного у катіонів Cu ^{2 +,} Pb ^{2 +,} Fe ^{3 +?} Чому саме вони приєднують гідроксид-іони? Чому цього не відбувається у випадку катіонів Na ^+, K ^+?

Учень: Гідроксиди Сu (OH) _2, Pb (OH) _2, Fe (OH) ₃ - cлабие підстави, а NaOH, KOH - сильні. Сильні підстави в розчині повністю дисоціюють на іони.

Розчини другої групи солей змінюють фіолетове забарвлення лакмусу на синю. Значить, в їх розчинах є гідроксид-іони. Залишки слабких електролітів - аніони кислотних залишків - взаємодіють з молекулами води з утворенням іонів OH ^-. У розчинах солей третьої групи немає вільних іонів H ⁺ і OH ^-. З водою не взаємодіють залишки сильних електролітів (кислот і підстав).

В результаті подібних міркувань учні самостійно приходять до висновків.

1. Якщо сіль утворена сильною кислотою і слабкою основою, реакція її розчину буде кисла. Причина кислого середовища - взаємодія катіона (залишку слабкої основи) з молекулами води. Така взаємодія називається гідролізом за катіоном.

Fe ^{3 +} + 3НОН → Fe (OH) ₃ + 3 H ⁺

2. Якщо сіль утворена слабкою кислотою і сильною основою, реакція її розчину буде лужна. Причина лужного середовища - взаємодія аніона (залишку слабкої кислоти) з молекулами води. Цей процес називається гідролізом за аніоном.

CO ₃ ^{2 -} + 2 HOH → H ₂ CO ₃ + 2 OH ^-

3. Якщо сіль утворена сильною кислотою і сильною основою, реакція її розчину буде нейтральною. Катіони металу і аніони кислотного залишку таких солей не утворюють міцних зв'язків з молекулами води. Як наслідок, в розчинах таких солей немає іонів H ⁺ і OH ^-.

Учитель: Реакція солей, утворених сильною кислотою і сильною основою оборотна, так як в ході її не утворюється слабкий електроліт.

KBr + HOH <=> KOH + HBr

Таким чином, солі, утворені сильною кислотою і сильною основою мають нейтральну реакцію середовища, але гідролізу не піддаються

Учень: А як поводяться в розчині солі, утворені слабкою основою і слабкою кислотою?

Учитель: Спробуйте самостійно спрогнозувати результат досвіду і аргументувати свій прогноз.

Учень: Ймовірно, реакція розчину такої солі буде нейтральною, адже іони H ^+, утворені при взаємодії катіона - залишку слабкого електроліту - з молекулами води, будуть зв'язуватися іонами OH ^-, утвореними при гідролізі за аніоном.

До фіолетовому розчину лакмусу додаємо розчин ацетату амонію. Колір не змінюється - реакція розчину нейтральна.

Учні: складають рівняння реакції гідролізу ацетату амонію в молекулярній, повної та короткої іонній формі:

CH ₃ COONH ₄ + HOH → NH ₄ OH + CH ₃ COOH

CH ₃ COO ^- + NH ₄ ⁺ + HOH → NH ₄ ⁺ + OH ^- + CH ₃ COO ^- + H ⁺

HOH → H ⁺ + OH ^-

Учитель: поекспериментуємо ще з однією сіллю - сульфідом амонію (NH _{4) 2} S. При його додаванні фіолетовий розчин лакмусу стає синім. Проблема!

Учні: складають рівняння реакції гідролізу сульфіду амонію в молекулярній формі:

(NH _{4) 2} S + 2 HOH → 2 NH ₄ OH + H ₂ S

Учитель: Сила і слабкість електроліту - поняття відносні. Виходячи з даних експерименту (посиніння лакмусу) сила електроліту - сірководневої кислоти - виявилася меншою, ніж сила гідроксиду амонію.

Учень: гідроксид амонію краще продіссоцііровал в розчині, тому реакція розчину сульфіду амонію лужна.

2NH ₄ ⁺ + S ^{2 -} + 2HOH → 2NH ₄ ⁺ + 2OH ^- + H ₂ S ↑

S ^{2 -} + 2 HOH → 2 OH ^- + H ₂ S ↑

Учень: «Як дізнатися, який електроліт сильніше?»

Учитель: розповідає про константи дисоціації слабких кислот і основ, вчить користуватися довідковими даними. У висновку учитель аналізує і підводить підсумки по таблиці «Забарвлення лакмусу в розчинах солей»:

Домашнє завдання:

Скласти рівняння реакцій гідролізу для всіх, використаних на уроці солей (NaCl, K ₂ SO _4, Na ₂ CO _3, CuSO _4, CuCl _2, Pb (NO _{3) 2,} FeCl _3, Na ₂ S, K ₂ SO _3, CH ₃ COONa, KBr, NaNO ₃₎ і скласти аналогічні, запропонованої на уроці, таблиці для фенолфталеїну і метилоранжа.

На нашу думку, на наступному уроці в цьому класі доцільно розглянути ступінчастий гідроліз для солей, утворених сильною основою і слабкою багатоосновних кислот (наприклад, карбонат натрію) і сильною кислотою і слабкою многокіслотним підставою (наприклад, сульфат алюмінію).

Мета роботи: отримати уявлення про ступінчастому гідролізі неорганічних речовин і вивчити вплив різних фактором на швидкість реакції гідролізу, використовуючи проблемний експеримент.

Форма роботи: фронтальна (демонстраційний експеримент)

Обладнання та реактиви: кристалічні речовини: Na ₂ CO _3, Al ₂ (S O _{4) 3;} свіжоприготовані 1%-і розчини CH ₃ COONa, Na ₃ P O _4, Na ₂ HP O _4, Na H ₂ P O _4; розчини Na ₂ CO ₃ і Al ₂ (S O _{4) 3,} приготовані задовго до заняття і залишені в безбарвних склянках на світлі і при помірному нагріванні (сонце) в герметичних склянках; універсальна індикаторний папір, фенолфталеїн, спиртівка, сірники, пробіркодержатель.

Хід досвіду:

Учитель: складіть рівняння реакцій гідролізу карбонату натрію і сульфату алюмінію в молекулярній, повної та короткої іонній формах

Учні:

1) Na ₂ CO ₃ + 2 НОН → 2NaOH + CO ₂ ↑ + H ₂ O

2Na ⁺ + CO ₃ ^{2 -} + 2 НОН → 2Na ⁺ + 2OH ^- + CO ₂ ↑ + H ₂ O

CO ₃ ^{2 -} + 2 НОН → 2OH ^- + CO ₂ ↑ + H ₂ O

2) Al ₂ (SO _{4) 3} + 6HOH → 2Al (OH) ₃ ↓ + 3H ₂ SO ₄

2Al ^{3 +} + 3SO ₄ ^{2 -} + 6HOH → 2Al (OH) ₃ ↓ + 6 H ⁺ + SO ₄ ^{2 -}

Al ^{3 +} + 3HOH → Al (OH) ₃ ↓ + 3H ⁺

Учитель: згідно із запропонованим вами рівнянню реакції (1) виділяється газ (CO _2), а за рівнянням (2) - осад (Al (OH) _3). Проведемо експеримент: розчинний запропоновані солі у воді при н.у. і помістимо в їх розчини універсальну лакмусовий папір.

Спостереження: в розчині (1) універсальна індикаторна папір синього кольору (лужне середовище), а в розчині (2) універсальна індикаторна папір червоного кольору (кисле середовище), що підтверджується вашими рівняннями реакцій. Однак, в пробірці (1) ми не спостерігаємо виділення газу, а в пробірці (2) - виділення осаду. Проблема!

Учитель: звернемося до розчинів цих же солей, але приготованим задовго до заняття і залишеним в безбарвних склянках на світлі і при помірному нагріванні (сонце) в герметичних склянках. У склянці з карбонатом натрію ми бачимо бульбашки газу, а в склянці з сульфатом алюмінію невеликий осад. Внесення універсального індикаторного паперу дає результат аналогічний показаному раніше.

Учні: отже, ми правильно припустили середу розчину. А сам гідроліз протікає краще за умов, відмінних від нормальних (більш високі температури, випромінювання).

Учитель: справді, гідроліз солей, утворених сильною основою і слабкою багатоосновних кислот (наприклад, карбонат натрію) і сильною кислотою і слабкою многокіслотним підставою (наприклад, сульфат алюмінію) при н.у. протікає не відразу, а поступово. Далі вчитель пропонує згадати види солей (нормальні, кислі і основні) і на прикладі сульфату алюмінію розглядає рівняння реакцій ступеневої гідролізу з утворенням основної солі, і з акцентом на число стадій залежно від кислотності слабкої основи, реакцію середовища на кожній з трьох стадій гідролізу та на переважному гідролізі по першого ступеня. Потім учні самостійно складають рівняння ступеневої гідролізу карбонату натрію за запропонованою схемою, але з утворенням кислої солі.

Учитель: таким чином, реакції гідролізу підкоряються тим же правилам щодо швидкості, що і інші реакції: з підвищенням температури швидкість реакції збільшується. На підтвердження учням пропонується провести досвід з ацетатом натрію і фенолфталеїном при н.у., при нагріванні і при охолодженні.

Спостереження: при н.у. - Забарвлення фенолфталеїну слабо-малинова, при нагріванні - забарвлення посилюється, а при охолодженні у холодній воді - слабо-малинова

Учитель: складіть рівняння реакцій гідролізу Na ₃ P O _4, Na ₂ HP O ₄ і Na H ₂ P O _4. Згідно рівнянням реакцій і, виходячи зі знання, солі, утворені сильною основою і слабкою кислотою мають лужну реакцію середовища. Прилейте в пробірки під номерами розчини (1) Na ₃ P O _4, (2) Na ₂ HP O _4, (3) Na H ₂ P O _4, в кожну помістіть універсальну індикаторний папір.

Спостереження: (1) Na ₃ P O ₄ - сильнощелочной (за шкалою рН приблизно 12), (2) Na ₂ HP O ₄ - слаболужна (за шкалою рН приблизно 9), (3) Na H ₂ P O ₄ - слабокисла ( за шкалою рН приблизно 6).

Учитель: ми виявляємо протиріччя між складеними рівняннями реакцій і експериментальними даними. Яка кислота, утворює ці солі?

Учень: слабка багатоосновних ортофосфорна кислота.

Учитель: Розглянемо спочатку гідроліз середньої солі - фосфату натрію. Перша (основна) ступінь гідролізу виражається наступними рівняннями:

Na ₃ PO ₄ + HOH <=> Na ₂ HPO ₄ + NaOH

PO ₄ ^{3 -} + HOH <=> HPO ₄ ^{2 -} + OH ^-

Утворений при гідролізі іон НРО ₄ ^{2 -} практично не дисоціюють на іони (див. константи дисоціації Н ₃ РО _4), тому характер середовища визначають іони ОН ^-, і середовище водних розчинів середніх фосфатів є сильнощелочной.

При гідролізі гідрофосфат на першому місці утворюються дигідрофосфат-іони, що видно з наступних рівнянь:

Na ₂ HPO ₄ + HOH <=> NaH ₂ PO ₄ + NaOH

HPO ₄ ^{2 -} + HOH <=> H ₂ PO ₄ ^- + OH ^-

Утворені іони Н ₂ РО ₄ ^- помітно дисоціюють:

Н ₂ РО ₄ ^- <=> Н ⁺ + НРО ₄ ^{2 -.}

Є продуктом цієї дисоціації іони водню частково нейтралізують іони ОН ^-, які утворюються при гідролізі, і тому середу гідрофосфат є слабощелочной.

Що стосується дигідрофосфат, то в їх розчинах поряд з гідролізом:

NaH ₂ PO ₄ + HOH <=> H ₃ PO ₄ + NaOH

H ₂ PO ₄ ^- + HOH <=> H ₃ PO ₄ + OH ^-

йде процес дисоціації дигідрофосфат-іонів: Н ₂ РО ₄ ^- <=> Н ⁺ + НРО ₄ ^{2 -}

Причому другий процес превалює, тому всі іони ОН ^- (продукт гідролізу) нейтралізуються іонами Н ⁺ (продукт дисоціації), а надлишок останніх обумовлює слабокислий характер середовища розчинів дигідрофосфат.

Заняття № 7. Тема «Гідроліз солей»

Пропонована форма проведення проблемного експерименту може бути здійснена на уроці, в класі з поглибленим вивченням хімії або на факультативному занятті.

Учитель ділить клас на п'ять приблизно рівних за силою груп. Якщо заняття триває 2 години, то групами (4-5 осіб) дається завдання провести всі п'ять дослідів, обговорити їх результати, написати рівняння процесів, що відбуваються, зробити висновки. Потім проводиться жеребкування, в результаті якої група дізнається номер досвіду, результати якого їй належить пояснити. Причому доповідача з групи призначає вчитель, тому група зацікавлена, щоб всі її представники працювали і зуміли пояснити і написати рівняння, що відбуваються. Після виступу доповідача група вносить виправлення та доповнення. Потім інші групи виправляють помилки, доповнюють відповіді першої групи. Таким чином, підсумкова оцінка групи складається з оцінки виступу доповідача та оцінки виступів групи. Бали групі приносять також зауваження, доповнення до виступів інших груп. В кінці заняття вчитель повідомляє місця, які зайняли групи, і пропонує групам самостійно поставити відмінні оцінки: 1-е місце - трьом представникам групи, 2-е місце - двом, 3-е місце - одному.

Якщо заняття триває 1 год, то групами (4-5 осіб) дається завдання провести по одному із запропонованих дослідів, обговорити результати цього досвіду, написати рівняння процесів, що відбуваються, зробити висновки. Потім проводиться жеребкування, в результаті якої визначається черговість виступу груп. Подальший хід - як у попередній формі проведення заняття.

Можлива також і інша форма оцінювання результатів: учитель пропонує учням кожної групи оцінити роботу членів своєї групи, потім вчитель запитує будь-якого учня, і, якщо оцінка, виставлена ​​групою, підтверджується, вся група отримує заявлені оцінки. Якщо ж оцінка виявляється нижче, всі заявлені оцінки знижуються на один бал.

Мета роботи: розглянути взаємодію речовин з продуктами гідролізу.

Реактиви та обладнання: алюміній (гранули), оксид міді (II), твердий карбонат кальцію, 10%-ві розчини: карбонату натрію, хлориду заліза (III), сульфату алюмінію, концентрований розчин хлориду заліза (III); пробірки, спиртівка, сірники .

Хід роботи: Учні отримують завдання: виконати 5 дослідів.

Досвід 1. Помістити гранулу алюмінію в розчин карбонату натрію і нагріти реакційну суміш.

Досвід 2. Помістити гранулу алюмінію в розчин хлориду заліза (III) і нагріти реакційну суміш.

Досвід 3. Помістити в концентрований розчин хлориду заліза (III) шматочок карбонату кальцію.

Досвід 4. Помістити у розчин сульфату алюмінію небагато (на кінчику шпателя) оксиду міді (II) і нагріти суміш.

Досвід 5. Учням пропонується більш складне завдання.

УЧИТЕЛЬ. Ви знаєте, що метали, основні оксиди і нерозчинні солі можуть взаємодіяти з розчинами середніх солей, хоча на перший погляд це суперечить теоретичним уявленням. Подумайте, яку ще незвичну для середніх солей реакцію можна провести. Проведіть її і поясніть явища, що спостерігаються (о п и т 5).

Учитель пропонує проаналізувати продукти реакції, пояснити відбуваються явища, написати рівняння відповідних реакцій.

Обговорення результатів експерименту

Досвід 1. Сіль Na ₂ CO ₃ в розчині гідролізується по аніону:

CO ₃ ^{2 -} + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-,

Na ₂ CO ₃ + Н ₂ O <=> NaHCO ₃ + NaOH. (1)

Амфотерний оксид алюмінію, який утворює захисну плівку на поверхні алюмінію, взаємодіє з лугом, отриманої за рівнянням (1):

Al ₂ O ₃ + 2NaOH + 3H ₂ O = 2Na [Al (OH) _4]. (2)

Алюміній, позбавлений оксидної плівки, взаємодіє з водою:

2Al + 6H ₂ O = 2Al (OH) ₃ ↓ + 3H ₂ . (3)

Гідроксид алюмінію, що утворився в реакції (3), взаємодіє з гідроксидом натрію, отриманими за реакцією (1), тому що Al (OH) ₃ - амфотерний гідроксид:

Al (OH) ₃ + NaOH = Na [Al (OH) _4], (4)

Al (OH) ₃ + OH ^- = [Al (OH) _4] ^-.

Оскільки гідроксид-іони зв'язуються гідроксидом алюмінію, рівновагу гідролізу (1) зміщується вправо, йде друга ступінь гідролізу:

HCO ₃ ^- + H ₂ O <=> OH ^- + H ₂ CO ₃ (H ₂ O + CO ₂ ),

NaHCO ₃ + H ₂ O <=> NaOH + H ₂ CO ₃ (H ₂ O + CO ₂ ). (5)

В ході експерименту учні спостерігають виділення газів, які являють собою суміш водню і вуглекислого газу.

Крім того, спостерігається випадання осаду. Якщо розчин карбонату натрію був розведеним і взято не в надлишку, то цей осад не розчиняється до кінця. Тому є можливість проаналізувати цей осад.

Учні припускають, що в осаді Al ₂ (CO _{3) 3.} Однак при додаванні кислоти до осаду, промитого від розчину Na ₂ CO _3, вуглекислий газ не виділяється. Треба здогадатися, що осад - Al (OH) _3. Гідроксид алюмінію - амфотерний, він повинен взаємодіяти і з кислотами, і з лугами. При експериментальній перевірці, дійсно, осад розчиняється і в соляній кислоті, і в розчині гідроксиду калію:

Al (OH) ₃ + 3HCl = AlCl ₃ + 3H ₂ O,

Al (OH) ₃ + 3H ⁺ = Al ^{3 +} + 3H ₂ O;

Al (OH) ₃ + KOH = K [Al (OH) _4],

Al (OH) ₃ + OH ^- = [Al (OH) _4] ^-.

Ми вважаємо, що не слід писати сумарне рівняння реакції алюмінію з карбонатом натрію. Досить обговорити процеси, які йдуть в досліджуваній системі, описані рівняннями реакцій (1-5).

Досвід 2. Алюміній реагує з розчином хлориду заліза (III). По-перше, алюміній більш активний метал, ніж залізо, тому алюміній витісняє залізо з розчину його солі:

Al + FeCl ₃ = AlCl ₃ + Fe.

В осаді можна виявити частинки заліза, наприклад, за допомогою магніту.

Крім того, було відмічено виділення газу, і в осаді поряд з частинками заліза виявлені бурі частки іншої речовини. Аналіз газу (характерний хлопок при підпалюванні) показав, що цей газ - водень.

Логічно припустити, що хлорид заліза (III) піддається гідролізу по катіону:

Fe ^{3 +} + H ₂ O <=> FeOH ^{2 +} + H ^+,

FeCl ₃ + H ₂ O <=> FeOHCl ₂ + HCl. (1)

Отримана в результаті реакції (1) кислота взаємодіє з алюмінієм і з утворюється залізом з виділенням водню:

2Al + 6HCl = 2AlCl ₃ + 3H ₂ , (2)

2Al + 6H ⁺ = 2Al ^{3 +} + 3H ₂ ;

Fe + 2HCl = FeCl ₂ + H ₂ , (3)

Fe + 2H ⁺ = Fe ^{2 +} + H ₂ .

Алюміній і залізо пов'язують іони H ^+, рівновагу гідролізу зміщується в бік його продуктів, гідроліз йде по 2-й і 3-й ступенями:

FeOH ^{2 +} + H ₂ O <=> Fe (OH) ₂ ⁺ + H ^+,

FeOHCl ₂ + H ₂ O <=> Fe (OH) ₂ Cl + HCl;

Fe (OH) ₂ ⁺ + H ₂ O <=> Fe (OH) ₃ ↓ + H ^+,

Fe (OH) ₂ Cl + H ₂ O <=> Fe (OH) ₃ ↓ + HCl.

Отже, бурі частинки осаду - це гідроксид заліза (III), не розчинний у воді і лугах, але розчинний в кислотах. Це можна перевірити експериментально:

2Fe (OH) ₃ + 3H ₂ SO ₄ = Fe ₂ (SO _{4) 3} + 6H ₂ O,

Fe (OH) ₃ + 3H ⁺ = Fe ^{3 +} + 3H ₂ O.

У розчині лугу осад Fe (OH) ₃ не розчиняється.

Досвід 3. Учні знають, що нерозчинні солі (СaCO ₃₎ не повинні взаємодіяти з іншими солями. Однак у системі FeСl ₃ + CaCO ₃ вони спостерігають бурхливе виділення газу і випадання бурого осаду. Для з'ясування, який це газ, в реакційну пробірку вносять палаючу скіпку, вона гасне. Отже, виділяється газ - CO _2. Аналіз осаду проводять аналогічно досвіду 2. Отже, при взаємодії FeCl ₃ c CaCO ₃ утворилися вуглекислий газ і гідроксид заліза (III). Учні пояснюють, що утворилася при гідролізі FeCl ₃ соляна кислота реагує з CaCO _3:

FeCl ₃ + H ₂ O <=> FeOHCl ₂ + HCl,

Fe ^{3 +} + H ₂ O <=> FeOH ^{2 +} + H ^+;

2HCl + CaCO ₃ = CaCl ₂ + H ₂ O + CO ₂ ,

2H ⁺ + CaCO ₃ = Ca ^{2 +} + H ₂ O + CO ₂ .

Оскільки іони H ⁺ реагують з CaCO _3, то гідроліз FeCl ₃ йде по 2-й і 3-й ступенями:

FeOH ^{2 +} + H ₂ O <=> Fe (OH) ₂ ⁺ + H ^+,

Fe (OH) ₂ ⁺ + H ₂ O <=> Fe (OH) ₃ + H ^+.

Досвід 4. Учні помічають зміна забарвлення розчину. Безбарвний розчин стає блакитним, що явно свідчить про появу в розчині гідратованих іонів міді Cu ^{2 +.} Як це пояснити, якщо відомо, що середні солі не реагують з осн про внимі оксидами?

Сульфат алюмінію гидролизуется по катіону:

Al ^{3 +} + H ₂ O <=> AlOH ^{2 +} + H ^+,

Al ₂ (SO _{4) 3} + 2H ₂ O <=> 2AlOHSO ₄ + H ₂ SO _4;

AlOH ^{2 +} + H ₂ O <=> Al (OH) ₂ ⁺ + H ^+,

2AlOHSO ₄ + 2H ₂ O <=> (Al (OH) _{2) 2} SO ₄ + H ₂ SO _4.

Настає сірчана кислота при нагріванні взаємодіє з оксидом міді (II). Іони Cu ^{2 +} переходять в розчин і надають йому блакитне забарвлення.

CuO + H ₂ SO ₄ = З uSO ₄ + H ₂ O,

CuO + 2H ⁺ = С u ^{2 +} + H ₂ O.

Учні аналізують розчин на вміст іонів Cu ^{2 +.} Для цього додають до фільтрату розчин лугу, спостерігається випадання блакитного осаду:

CuSO ₄ + 2NaOH = Cu (OH) ₂ ↓ + Na ₂ SO _4,

Cu ^{2 +} + 2OH ^- = Cu (OH) ₂ ↓.

Досвід 5. Учні виходять з наступних вистав. При гідролізі солі може утворитися кислота. Кислоти взаємодіють з металами, що стоять в ряду активності до водню, осн про внимі оксидами, нерозчинними солями (якщо при цьому утворюється газ), нерозчинними підставами і амфотерними гідроксидами. Перші три випадки розглянуті вище (див. досліди 2-4), отже, можна припустити, що розчини солей, гідроліз по катіону, будуть розчиняти підстави і амфотерні гідроксиди. Продукт такого гідролізу - кислота - буде взаємодіяти з підставами і амфотерними гідроксидами. Наприклад, в розчині Al ₂ (SO _{4) 3} розчиниться підставу Cu (OH) _2, а в розчині FeCl ₃ розчиниться амфотерний гідроксид Al (OH) _3:

Al ₂ (SO _{4) 3} + 2H ₂ O <=> 2AlOHSO ₄ + H ₂ SO _4,

H ₂ SO ₄ + Cu (OH) ₂ = CuSO ₄ + 2H ₂ O;

FeCl ₃ + H ₂ O <=> FeOHCl ₂ + HCl,

3HCl + Al (OH) ₃ = AlCl ₃ + 3H ₂ O.

Учні проводять ці реакції, доводячи, що їх гіпотеза вірна: Cu (OH) ₂ розчиняється в розчині сульфату алюмінію, а Al (OH) ₃ розчиняється в розчині хлориду заліза (III).

Можна показати такий «фокус». Нерозчинна основа Fe (OH) ₃ взаємодіє з розчином FeCl _3, осад розчиняється:

FeCl ₃ + H ₂ O <=> FeOHCl ₂ + HCl,

Fe (OH) ₃ + 2HCl = FeОНCl ₂ + 2H ₂ O.

(Радимо вчителеві заздалегідь підібрати потрібні концентрації розчинів, щоб очікувані ефекти реакцій, які будуть проводити учні і сам учитель, спостерігалися.)

Висновок. Якщо до розчину солі, що піддається гідролізу, додати речовину, здатну взаємодіяти з кислотами або лугами, то ця речовина взаємодіє з продуктами гідролізу - кислотами або лугами.

Заняття № 8. Тема «Гідроліз солей»

Пропонована форма проведення проблемного експерименту може бути здійснена на уроці, в класі з поглибленим вивченням хімії або на факультативному занятті.

Роботу можна провести в парах учнів, а обговорення ведеться у формі евристичної бесіди. Можливо також виконання експерименту в групах, з подальшим захистом кожного досвіду.

Мета роботи: вивчення спільного гідролізу солей

Реактиви та обладнання: 20%-ві розчини: карбонату натрію, нітрату барію, сульфату алюмінію, хлориду барію, хлориду алюмінію, сульфату міді (II), хлориду заліза (III); пробірки.

Хід роботи: Учні отримують завдання - виконати 5 дослідів.

Досвід 1. До розчину карбонату натрію додати розчин нітрату барію. Описати спостережувані явища, пояснити їх, написати рівняння реакції, що відбувається в молекулярній, повної та скороченої іонних формах. Проаналізувати отримані речовини.

Досвід 2. До розчину сульфату алюмінію додати розчин хлориду барію. Описати спостережувані явища, пояснити їх, написати рівняння реакції, що відбувається в молекулярній, повної та скороченої іонних формах. Проаналізувати отримані речовини.

Досвід 3. До розчину карбонату натрію додати розчин хлориду алюмінію. Описати спостережувані явища, пояснити їх, написати рівняння реакції, що відбувається в молекулярній, повної та скороченої іонних формах. Проаналізувати отримані речовини.

Досвід 4. До розчину сульфату міді (II) додати розчин карбонату натрію. Описати спостережувані явища, пояснити їх, написати рівняння реакції, що відбувається в молекулярній, повної та скороченої іонних формах. Проаналізувати отримані речовини.

Досвід 5. До розчину хлориду заліза (III) додати розчин карбонату натрію. Описати спостережувані явища, пояснити їх, написати рівняння реакції, що відбувається в молекулярній, повної та скороченої іонних формах. Проаналізувати отримані речовини.

Обговорення результатів експерименту

Досвід и 1 і 2. Перші два досліди не викликають у дітей подиву, це звичайні обмінні реакції. Учні фіксують випадання опадів, записують рівняння реакцій в молекулярній, повної та скороченої іонних формах.

Досвід 3. Змішавши розчини хлориду алюмінію і карбонату натрію, учні спостерігають виділення газу і випадання осаду. Якщо припустити, що йде реакція обміну, то газу бути не повинно. Внесення до реакційної посудини палаючої скіпки і її згасання є доказом того, що утворюється вуглекислий газ. Учні вважають, що випадає осад - карбонат алюмінію. Щоб визначити склад осаду, вони додають до промитому від вихідного карбонату натрію осадку соляну кислоту. Газ при цьому не утворюється, осад таки розчиняється. Якщо до осаду додати розчин лугу, то осад теж розчиняється. Отже, осад - гідроксид алюмінію. В ході дискусії учні приходять до пояснення цього процесу. Хлорид алюмінію гидролизуется по катіону:

Al ^{3 +} + H ₂ O <=> AlOH ^{2 +} + H ^+, (1)

AlOH ^{2 +} + H ₂ O <=> Al (OH) ₂ ⁺ + H ^+.

Карбонат натрію гідролізується по аніону:

CO ₃ ^{2 -} + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-. (2)

Іони H ⁺ і OH ^- зв'язуються в молекули води, їх концентрація знижується, рівновага реакцій гідролізу (1) і (2) зміщується в бік продуктів реакцій. Ідуть і останні ступені реакцій гідролізу:

Al (OH) ₂ ⁺ + H ₂ O <=> Al (OH) ₃ ↓ + H ^+,

HCO ₃ ^- + H ₂ O <=> OH ^- + H ₂ CO ₃ (H ₂ O + CO ₂ ).

Сумарне рівняння реакції спільного гідролізу має вигляд:

2AlCl ₃ + 3Na ₂ CO ₃ + 3H ₂ O = 2Al (OH) ₃ ↓ + 3CO ₂ + 6NaCl.

Досвід 4. Учні доливають розчин карбонату натрію до розчину сульфату міді (II). Після проведення досліду 3 їх вже не дивує виділення газу, не підтримує горіння. Вони припускають, що осад - CuCO ₃ або Сu (OH) _2. У таблиці розчинності кислот, солей і основ у воді зазначено, що з'єднання CuCO ₃ в водному розчині не існує. Учні роблять висновок, що осад - це гідроксид міді (II). Бентежить тільки колір осаду - бірюзовий. Учитель просить отримати гідроксид міді (II) взаємодією сульфату міді (II) і гідроксиду натрію. Випав осад має блакитний колір. Учні припускають, що осад, отриманий при взаємодії розчинів CuSO ₄ і Na ₂ CO _3, це осн про вная сіль (СuOH) ₂ CO _3. Проте вчитель може показати зразок гідроксокарбоната міді (II), який має зелений колір. Учні роблять висновок, що осад, отриманий при взаємодії CuSO ₄ і Na ₂ CO _3, - це суміш блакитного Сu (OH) ₂ та зеленого (СuOH) ₂ CO _3. Процес можна описати наступними рівняннями реакцій:

2CuSO ₄ + 2Na ₂ CO ₃ + H ₂ O = (СuOH) ₂ CO ₃ + CO ₂ + 2Na ₂ SO _4,

CuSO ₄ + Na ₂ CO ₃ + H ₂ O = С u (OH) ₂ ↓ + CO ₂ + Na ₂ SO _4.

Досвід 5. У реакції солей FeCl ₃ та Na ₂ CO ₃ учні спостерігають випадання бурого осаду і виділення газу, не підтримує горіння. Досить швидко вони роблять висновок, що спільний гідроліз хлориду заліза, гідроліз по катіону, і карбонату натрію, гідроліз по аниону, призводить до гідроксиду заліза (III) і оксиду вуглецю (IV). Ці речовини є продуктами останніх ступенів гідролізу вихідних солей:

2 FeCl ₃ + ₃ Na ₂ CO ₃ + ₃ H ₂ O = 2 Fe (OH) ₃ ↓ + 3 CO ₂ + 6 NaCl,

2Fe ^{3 +} + 3CO ₃ ^{2 -} + 3H ₂ O = 2Fe (OH) ₃ ↓ + 3CO ₂ .

Заняття № 9. Амфотерні сполуки

Наведені нижче досліди проводилися при поясненні нового матеріалу у вивченні теми «Амфотерні оксиди та гідроксиди» в учнів 9-х класів (див. тематичне планування для 9 класу, урок 3). Використовувався теоретичний матеріал підручника 9 класу О. С. Габрієляна Хімія-9 [10], методичний посібник для вчителя [9], настільна книга для вчителя [6], робочий зошит [11].

Мета роботи: використовуючи проблемний експеримент, дати поняття про амфотерности оксидів і гідроксидів металів та особливості їх хімічних властивостей.

Форма проведення експерименту: фронтальна (демонстраційний експеримент)

Обладнання та реактиви:

Хід роботи:

Проведення роботи починають з евристичної бесіди.

Учитель: приведіть класифікацію простих речовин, оксидів, гідроксидів.

Учень: прості речовини: метали та неметали; оксиди: оксиди неметалів (кислотні) і оксиди металів (основні); гідроксіди: гідроксиди металів і кисневмісні кислоти (гідроксиди неметалів).

Учитель: запропонуйте відповідні один одному хімічні формули представників простих речовин, оксидів та гідроксидів (для подальшого обговорення вчитель вибирає ті сполуки, які необхідні йому для роботи)

Учень: прості речовини: метали - Na, Ca, Zn, Fe, Al, Cr; неметали: S, O _2, N _2, Cl _2; оксиди: основні - Na ₂ О, Ca О, Zn О, Fe О, Fe ₂ О _3, Al ₂ О _3, Cr ₂ О _3, Cr О; ​​кислоти - S О _3, S О _2, N ₂ О _5, Cl ₂ О _7; гідроксіди: металів - Na ОН, Ca (ОН) _2, Zn (ОН) _2, Fe (ОН) _2, Fe (ОН) _3, Al (ОН) _3, Cr (ОН) _2, Cr (ОН) _3; неметалів - Н ₂ S О _4, Н ₂ S О _3, Н N О _3, Н Cl О _4, HCl.

Учитель: складіть можливі рівняння реакцій між речовинами: Ca, Zn, Al; Ca О, Zn О, Al ₂ О _3; S О _3; Ca (ОН) _2, Zn (ОН) _2, Al (ОН) _3, Н ₂ S О ₄

Учень: Са + S О ₃ →; Са + Н ₂ S О ₄ →; Zn + S О ₃ →; Zn + Н ₂ S О ₄ →; Al + S О ₃ →; Al + Н ₂ S О ₄ →; і т.д.

Учитель: учитель всі запропоновані вами реакції вписуються в правило, що речовини металевої природи реагують з речовинами неметалевої природи. Отримаємо деякі з цих гідроксидів і підтвердимо це твердження реакціями з мірною кислотою.

Досвід 1. Отримання гідроксиду кальцію і досліди з ним

Учитель отримує гідроксид кальцію взаємодією хлорид кальцію, доливаючи по краплях гідроксид натрію, звертаючи увагу при цьому, що надлишок лугу призводить до збільшення обсягу осаду. Потім проводить реакцію отриманого осаду з розчином сірчаної кислоти. Учні записують рівняння.

Учень:

З aCl ₂ + ₂ NaOH → Ca (ОН) ₂ ↓ + 2 NaCl;

Ca (ОН) ₂ ↓ + Н ₂ S О ₄ → CaS О ₄ + 2Н ₂ О;

Ca (ОН) ₂ ↓ + NaOH ≠

Досвід 2. Отримання гідроксиду цинку і гідроксиду алюмінію і досліди з ними

Учитель отримує гідроксид цинку взаємодією хлорид цинку, доливаючи по краплях гідроксид натрію, звертаючи увагу на одержуваний осад, потім вчитель цілеспрямовано приливає надлишок лугу.

Учень: осад розчинився. Рівняння реакції отримання гідроксиду цинку:

ZnCl ₂ + ₂ NaOH → Zn (ОН) ₂ ↓ + 2 NaCl;

Учитель: проведемо реакцію отримання гідроксиду алюмінію: учитель отримує гідроксид алюмінію взаємодією хлорид алюмінію, доливаючи по краплях гідроксид натрію, звертаючи увагу на одержуваний осад.

Учень: пропонує доливати луг обережно, щоб провести реакцію з сірчаною кислотою, підтвердивши їх припущення. Складає рівняння реакції одержання гідроксиду алюмінію: AlCl ₃ + ₃ NaOH → Al (ОН) ₃ ↓ + 3 NaCl

Учитель: під час бесіди з приливає надлишок лугу, що знову призводить до розчинення осаду гідроксиду алюмінію.

Про що говорить ознака розчинення осаду в інших раніше вивчених процесах?

Учень: отже, відбувається хімічна реакція

Учитель: додавання якої речовини призводить до розчинення осаду гідроксидів цинку і алюмінію

Учень: гідроксиду натрію

Учитель: раніше ми не зустрічалися з подібними реакціями при яких гідроксид металу реагує з гідроксидом іншого металу. Складемо рівняння реакції, з отриманням комплексної солі (дати тільки поняття про комплексні солях):

Zn (ОН) ₂ ↓ + 2 NaOH → Na ₂ [Zn (ОН) _4] (розчин)

Al (ОН) ₃ ↓ + NaOH → Na [Al (ОН) _4] (розчин)

Учитель: постараємося отримати ці гідроксиди акуратно, по краплях додаючи гідроксид натрію. Ми ще не підтвердили раніше вивчене властивість: здатність гідроксидів металів реагувати з кислотами. Ймовірно, що якщо гідроксиди цинку і алюмінію здатні реагувати з лугами, то вони не реагують з кислотами?

Учитель проводить реакцію гідроксидів цинку і алюмінію з сірчаною кислотою.

Учень: опади розчинилися.

Zn (ОН) ₂ ↓ + Н ₂ S О ₄ → ZnS О ₄ + 2Н ₂ О;

2 Al (ОН) ₃ ↓ + 3Н ₂ S О ₄ → Al ₂ (S О _{4) 3} + 6Н ₂ О

Учитель: така здатність гідрокісідов цинку і алюмінію взаємодіяти і з розчинами кислот і з розчинами лугів, характерна і для їх оксидів і алюмінію та цинку - простих речовин. Це властивість - амфотерность. Записують визначення в зошит.

Учитель: проаналізуємо результати інших дослідів:

Досвід 3. Отримання гідроксиду хрому (II) і (III) та вивчення їх властивостей

Учитель отримує гідроксид хрому (II) взаємодією хлориду хрому (II), доливаючи по краплях гідроксид натрію, звертаючи увагу при цьому, що надлишок лугу призводить до збільшення обсягу осаду. Потім проводить реакцію отриманого осаду з розчином сірчаної кислоти. Учні записують рівняння.

Учень:

CrCl ₂ + ₂ NaOH → Cr (ОН) ₂ ↓ + 2 NaCl;

Cr (ОН) ₂ ↓ + Н ₂ S О ₄ → CrS О ₄ + 2Н ₂ О;

Cr (ОН) ₂ ↓ + NaOH ≠

Учитель отримує гідроксид хрому (III) взаємодією хлориду хрому (III) і по краплях приливає гідроксиду натрію. Учитель звертає увагу на одержуваний осад, потім вчитель пробує підлити надлишок лугу.

Учень: осад розчинився. Рівняння реакції отримання гідроксиду хрому (III):

CrCl ₃ + ₃ NaOH → Cr (ОН) ₃ ↓ + 3 NaCl;

Учитель: таким чином, гідроксид хрому (II) веде себе в розчині так само як гідроксиди лужних і лужноземельних металів, тобто володіє основними властивостями. А гідроксид хрому (III) проявляє амфотерні властивості.

З r (ОН) ₃ ↓ + 3 NaOH → Na ₃ [Cr (ОН) _6] (розчин)

Досвід 4. Отримання гідроксиду заліза (II) і (III) та вивчення їх властивостей

Учитель отримує гідроксид заліза (II) взаємодією хлорид заліза (II), доливаючи по краплях гідроксид натрію, звертаючи при цьому увагу, що надлишок лугу призводить до збільшення обсягу осаду. Потім проводить реакцію отриманого осаду з розчином сірчаної кислоти. Учні записують рівняння.

Учень:

FeCl ₂ + ₂ NaOH → Fe (ОН) ₂ ↓ + 2 NaCl;

Fe (ОН) ₂ ↓ + Н ₂ S О ₄ → FeS О ₄ + 2Н ₂ О;

Fe (ОН) ₂ ↓ + NaOH ≠

Учитель отримує гідроксид заліза (III) взаємодією хлорид заліза (III), доливаючи по краплях гідроксид натрію, звертаючи увагу на одержуваний осад, потім вчитель цілеспрямовано приливає надлишок лугу.

Учень: осад не розчинився. Ймовірно і гідроксид заліза (II) і гідроксид заліза (III) виявляють основні властивості. Рівняння реакції отримання гідроксиду цинку:

FeCl ₃ + ₃ NaOH → Fe (ОН) ₃ ↓ + 3 NaCl;

Учитель: перевіримо ваше припущення, дещо змінивши умови реакції: приплив до свіжоприготованому гідроксиду заліза (III) гарячої концентрованої лугу.

Учень: осад розчиняється

Учитель: таким чином, гідроксид заліза (III) так само амфотер, але проявляє цю властивість при більш жорстких умовах.

Таким чином, до сполук, що проявляють амфотерні властивості відносяться: цинк, оксид цинку, гідроксид цинку, алюміній, оксид алюмінію, гідроксид алюмінію, оксид і гідроксид хрому (III), оксид і гідроксид заліза (III). Крім того, амфотерними є оксид і гідроксид олова (II) і оксид і гідроксид свинцю (II).

Яке місце положення всіх названих елементів в таблиці і до яких елементів (s, p, d, f) вони належать. Оформимо у вигляді таблиці:

Глава 4. Дослідження ефективності методичної системи проблемного підходу до навчання хімії із застосуванням шкільного хімічного експерименту

Апробація матеріалів експериментів, створених для використання в системі проблемного навчання, проводилась на базі МОУ Ліцей інформаційних систем і технологій № 73 м. Пензи.

Дослідження ефективності методичної системи проблемного підходу до навчання хімії, із застосуванням шкільного хімічного експерименту, проводилося нами в урочної діяльності з учнями 9 та 10 класів при вивченні тем «Швидкість хімічних реакцій» і «Гідроліз солей», відповідно.

Апробацію нашого експерименту починали з формування двох груп учнів, з початково однаковим рівнем підготовки з хімії.

Схема експерименту приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема експерименту

Конспект уроку на тему «Гідроліз солей» для учнів, які навчалися із застосуванням пояснювально-ілюстративної форми навчання представлений в додатку 4. Після проведення уроку на тему «Гідроліз солей» із застосуванням пояснювально-ілюстративної форми навчання та без хімічного експерименту в учнів групи 1 і 2, нами було проведено тестування (Додаток 5).

Аналіз проведеного тестування показав, що показник «Ступені навченості» в групі 1 і 2 на момент початку експерименту склав 43%, що відповідає другому (низької) ступеня навченості (по В. П. Симонову) [41].

Після проведення уроку на тему «Гідроліз солей» із застосуванням пояснювально-ілюстративної форми навчання і з хімічним експериментом в учнів групи 1, нами знову було проведено тестування (Додаток 5).

Аналіз проведеного тестування показав, що показник «Ступені навченості» в групі 1 склав 60%, що відповідає третій (середньої) ступеня навченості (по В. П. Симонову) [41].

Конспект уроку на тему «Гідроліз солей» для учнів групи 2 наведено у Розділі 3, заняття № 6. Для того, щоб експеримент у системі проблемного навчання не придбав розважальний характер, учням з самого початку повинна бути ясна мета проведених дослідів. Наш невеликий досвід показав, що учні глибоко вникають в суть проведених дослідів, замислюються над їх результатами і намагаються відповісти на питання тільки в тому випадку, якщо експеримент вражає уяву і сильно впливає на емоційну сферу.

Після проведення уроку на тему «Гідроліз солей» в групі 2 із застосуванням хімічної експерименту і проблемного підходу до навчання, нами було проведено тестування (Додаток 6).

Аналіз проведеного тестування показав, що показник «Ступені навченості» в групі 2 склав 94%, що відповідає четвертій (високої) ступеня навченості (по В. П. Симонову) [41].

Таким чином, отримані в результаті нашого дослідження дані, показують, що проблемне навчання при демонстрації дослідів, сприяє підвищенню ефективності навчання хімії. Подібні досліди є благодатним грунтом для формування діалектичного та системного мислення учнів. А включення таких дослідів у процес навчання дозволяє учням опановувати логічними методами пізнання.

Надалі в учнів групи 1 і 2 нами було проведено анкетування (Додаток 7) з метою дослідження освітнього потенціалу експерименту - як засобу дозволяє реалізувати проблемний підхід до навчання.

Аналіз проведеного анкетування показав, що всі анкетованих учні проявили зацікавленість до проблемного моделювання ситуації при відтворенні хімічних дослідів. Більшість їх опитуваних, при цьому, зазначили, що ця зацікавленість обумовлена ​​наданої можливістю логічно і самостійно (в результаті бесіди) виявити і сформулювати правила і закономірностей хімічних явищ (процесів).

Всі анкетованих відзначили, що вони не відчували складнощі при сприйнятті нового матеріалу, що викладається в системі проблемного навчання і хотіли, щоб подібні уроки частіше використовувалися при поясненні нового матеріалу. Не виключено, що це пов'язано з тим, що саме така постановка експерименту дозволяє учням відчувати себе в ролі дослідників-першовідкривачів.

Висновки

1. Проведено аналіз психолого-педагогічної, методичної та хімічної літератури для визначення сучасного стану проблеми застосування експерименту в системі проблемного навчання.

2. Розроблено зміст двадцяти дослідів із загальної та неорганічної хімії для використання в системі проблемного навчання.

3. Розроблено методичні рекомендації до дослідів для вчителя, який використовує в своїй роботі проблемний підхід до навчання.

4. Для дослідження ефективності проблемного навчання при демонстрації дослідів, в групах учнів застосовували метод педагогічного оцінювання навчальних досягнень з хімії, з подальшою його оцінкою за допомогою критерію «Ступінь навченості» (за В. П. Симонову).

5. «Ступінь навченості» в групах учнів, які навчалися за пояснювально-ілюстративної системі без застосування хімічної експерименту (група 1 і 2), по пояснювально-ілюстративної системі із застосуванням хімічної експерименту (група 1), в системі проблемного навчання при демонстрації хімічного експерименту склала 43% (низький рівень), 60% (середній рівень) і 94% (високий рівень), відповідно.

6. Для дослідження освітнього потенціалу експерименту, як засобу дозволяє реалізувати проблемний підхід до навчання, в групах учнів застосовували метод вибіркового, групового, очного анкетування.

7. Апробація матеріалів експериментів проведена на уроках в учнів 9 та 10 класів МОУ Ліцей інформаційних систем і технологій № 73 м. Пензи.

Висновок

Проведене нами дослідження показало, що проблемне навчання при демонстрації дослідів дозволять учням активно застосовувати отримані раніше знання і вміння, допомагає підвищити рівень знань, глибину розуміння хімічних явищ, а також дає можливість набути досвіду конкретного вирішення проблемних і творчих завдань. Багато дослідників відзначають, що застосування проблемного навчання при демонстрації дослідів допомагає подолати деякі «витрати» використання концентричного принципу в навчанні. Крім того, такий е. ксперімент дає можливість не тільки встановлювати нові факти, але також виправляти помилки в знаннях учнів.

список Літератури

1. Баксанский О. Є. Проблемне навчання: обгрунтування та реалізація / / Наука і школа. - 2000. - № 1. - С. 19-25.

2. Брушлинский А.В. Психологія мислення і проблемне навчання .- М., 1983 р. - 350 с.

3. Бурнашев С.І. Дослідницький метод / / Біологія (додаток до Першого вересня) 2002 р., № с.27-28

4. Виготський Л.С. Зібрання творів в 6 томах. Т. 2 - М., - 1982 .- С.437

5. Габрієлян О.С. Настільна книга для вчителя. 8 клас. М., Дрофа, 2002. 65с.

6. Габрієлян О. С., Остроумов Г. Хімія 9 клас: Настільна книга вчителя. М.: Дрофа. 2003. - 400с.

7. Габрієлян О. С. та ін Робоча зошит. 8 клас. М., Дрофа, 2001-2002.

8. Габрієлян О.С. Хімія. 8 клас: Підручник. М., Дрофа, 2001.146с.

9. Габрієлян О.С. Хімія. 8-9 клас: Методичний посібник. М., Дрофа 1999-2001. 44-52с.

10. Габрієлян О. С. та ін Хімія. 9 клас: Підручник для загальноосвітніх учежденій. М.: Дрофа, 2003. - 224с.

11. Давидов В.В. Проблеми розвиваючого навчання: Досвід теоретичного, експериментального психологічного дослідження. - М.: Педагогіка 1986.-С. 165.

12. Дружинін В. Н. Експериментальна психологія. СПб.: Питер, 2002. 45 з

13. Дьюї Дж. Психологія і педагогіка мислення - Берлін., 1922 г.с. 345.

14. Зайцев О.С. Методика навчання хімії. Хімія в школі, 1990, № 3, с. 39-40

15. Ільницька І.А. Проблемні ситуації .- М., - 1985 - с.356

16. Інгенкамп К. Педагогічна діагностика М.: «Педагогіка» 1991р. 239 з.

17. Дослідження пізнавальної діяльності / Дж. Брунер, Р. Олівер, П. Грінфілд .- М., 1971 г.-с. 365

18. Кобардін О.Ф., Земляков А.Н., Тестування знань і вмінь учнів / / Радянська педагогіка. 1991. № 12. С. 26-33.

19. Крайг Г. Психологія розвитку .- Спб., 2000 р. - с. 560

20. Кудрявцев В.Т. Проблемне навчання: витоки, сутність, перспективи / / Педагогіка і психологія. 1991 р., - № 4 - с. 201

21. Кудрявцев Т.В. Проблемне навчання - поняття і зміст / / Вісник вищої школи .- 1984 р. - № 4-с. 24-32

22. Кудрявцев Т.В. Психологія технічного мислення .- М., 1975 р.-с.370

23. Левитес Д. Г. Практика навчання: сучасні освітні технології / / п / р Давиденко - Мурманськ .- 1997 р. - 221с.

24. Лернер І. Л. Проблемне навчання .- М., 1974 р. - с.267

25. Леонтьєв А.Н. Діяльність, свідомість, особистість. - М.: Политиздат, 1975. - С.304.

26. Матюшкин А.М. Проблемні ситуації в мисленні та навчанні. М., 1972 р.-с.325

27. Махмутов М.І. Організація проблемного навчання в школі., М., 1977 р. - С.374

28. Махмутов М.І. Теорія і практика проблемного навчання. Казань, 1972 р. - с.365

29. Мельникова Є. Л. Проблемне навчання / / Перше вересня-№ 2 - 2002 р. - с.2

30. Мельникова Є. Л. Проблемний урок у початковій школі, або як відкривати знання разом з дітьми / / Початкова школа - плюс-мінус .- 1999 р.., № 5., С. 31-37.

31. Мельникова Є.Л. Технологія проблемного навчання / / Школа 2100. освітня програма. № 3. М., 1999 с. 85 - 93.

32. Мочалова Н.М. Методи проблемного навчання і межі їх застосовності .- Казань., 1979 р.-с.385

33. Мутік М.А. Організація навчально-дослідницької діяльності учнів. / / Біологія .- № 40 - 2002 р.-с.7.

34. Ожегов С. І. Словник російської мови. Радянська енциклопедія. М.: 1964. - С. 595

35. Оконь В. Введение в загальну дидактику .- М., 1990 р.-С.246

36. Петрушин О.В. Методи проблемного навчання на уроках біології / / Освіта в сучасній школі. 2003 р. - № 6-с.9-11.

37. Піддубний А.В. Ще раз про проблемному навчанні / / Біологія в школі .- 1997 р. - № 5.-с.31-34.

38. Програма курсу хімії для 8-11 класів загальноосвітніх установ. Дрофа, 2000-2002

39. Рубінштейн С.Л. Про мислення і шляхи його дослідження-М., 1958.

40. Рубінштейн С.Л. Основи загальної психології. М., 1988 р.-с.450

41. Симонов В. П. Діагностика ступеня навченості учнів: навчально-довідковий посібник / / Моск. пед. ун-т. фак. підвищення кваліфікації викладачів вузів. М., 1999. 45 c.

42. Сурін Ю.В., Балезін С.С. Проблемний експеримент при вивченні гідролізу солей в ХI класі.

Додаток 1

Примірне календарно-тематичне планування навчального матеріалу з хімії у 9 класах при 2-х уроках в тиждень (за підручником хімії автора Габрієляна О.С.) (всього 68 годин) [6, 9, 10, 38]